Metamath Proof Explorer


Theorem lclkrlem2m

Description: Lemma for lclkr . Construct a vector B that makes the sum of functionals zero. Combine with B e. V to shorten overall proof. (Contributed by NM, 17-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses lclkrlem2m.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.q โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘† )
lclkrlem2m.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
lclkrlem2m.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘† )
lclkrlem2m.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
lclkrlem2m.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐ท )
lclkrlem2m.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
lclkrlem2m.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ )
lclkrlem2m.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ๐น )
lclkrlem2m.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
lclkrlem2m.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
lclkrlem2m.b โŠข ๐ต = ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) )
lclkrlem2m.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  0 )
Assertion lclkrlem2m ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐ต ) = 0 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lclkrlem2m.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
2 lclkrlem2m.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
3 lclkrlem2m.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
4 lclkrlem2m.q โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘† )
5 lclkrlem2m.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
6 lclkrlem2m.i โŠข ๐ผ = ( invr โ€˜ ๐‘† )
7 lclkrlem2m.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐‘ˆ )
8 lclkrlem2m.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
9 lclkrlem2m.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
10 lclkrlem2m.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐ท )
11 lclkrlem2m.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
12 lclkrlem2m.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ )
13 lclkrlem2m.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ธ โˆˆ ๐น )
14 lclkrlem2m.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )
15 lclkrlem2m.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
16 lclkrlem2m.b โŠข ๐ต = ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) )
17 lclkrlem2m.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  0 )
18 lveclmod โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
19 15 18 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
20 lmodgrp โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ Grp )
21 19 20 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ Grp )
22 3 lmodring โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
23 19 22 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
24 8 9 10 19 13 14 ldualvaddcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ธ + ๐บ ) โˆˆ ๐น )
25 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘† ) = ( Base โ€˜ ๐‘† )
26 3 25 1 8 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โˆง ( ๐ธ + ๐บ ) โˆˆ ๐น โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
27 15 24 11 26 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
28 3 lvecdrng โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
29 15 28 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
30 3 25 1 8 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โˆง ( ๐ธ + ๐บ ) โˆˆ ๐น โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
31 15 24 12 30 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
32 25 5 6 drnginvrcl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ DivRing โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  0 ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
33 29 31 17 32 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
34 25 4 ringcl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Ring โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
35 23 27 33 34 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
36 1 3 2 25 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘‰ )
37 19 35 12 36 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘‰ )
38 1 7 grpsubcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ Grp โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) โˆˆ ๐‘‰ )
39 21 11 37 38 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) โˆˆ ๐‘‰ )
40 16 39 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘‰ )
41 16 fveq2i โŠข ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐ต ) = ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) )
42 eqid โŠข ( -g โ€˜ ๐‘† ) = ( -g โ€˜ ๐‘† )
43 3 42 1 7 8 lflsub โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ๐ธ + ๐บ ) โˆˆ ๐น โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) )
44 19 24 11 37 43 syl112anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) )
45 3 25 4 1 2 8 lflmul โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ๐ธ + ๐บ ) โˆˆ ๐น โˆง ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
46 19 24 35 12 45 syl112anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
47 25 4 ringass โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Ring โˆง ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) ) ) โ†’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
48 23 27 33 31 47 syl13anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
49 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘† ) = ( 1r โ€˜ ๐‘† )
50 25 5 4 49 6 drnginvrl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ DivRing โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( 1r โ€˜ ๐‘† ) )
51 29 31 17 50 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( 1r โ€˜ ๐‘† ) )
52 51 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) )
53 48 52 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ร— ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) )
54 25 4 49 ringridm โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Ring โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) = ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) )
55 23 27 54 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( 1r โ€˜ ๐‘† ) ) = ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) )
56 46 53 55 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) = ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) )
57 56 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) = ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) )
58 ringgrp โŠข ( ๐‘† โˆˆ Ring โ†’ ๐‘† โˆˆ Grp )
59 23 58 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ Grp )
60 25 5 42 grpsubid โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Grp โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = 0 )
61 59 27 60 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ) = 0 )
62 44 57 61 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ( ๐‘‹ โˆ’ ( ( ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘‹ ) ร— ( ๐ผ โ€˜ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) ยท ๐‘Œ ) ) ) = 0 )
63 41 62 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐ต ) = 0 )
64 40 63 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ( ๐ธ + ๐บ ) โ€˜ ๐ต ) = 0 ) )