Metamath Proof Explorer


Theorem ldualvbase

Description: The vectors of a dual space are functionals of the original space. (Contributed by NM, 18-Oct-2014)

Ref Expression
Hypotheses ldualvbase.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘Š )
ldualvbase.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘Š )
ldualvbase.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐ท )
ldualvbase.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ๐‘‹ )
Assertion ldualvbase ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ๐น )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ldualvbase.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘Š )
2 ldualvbase.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘Š )
3 ldualvbase.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐ท )
4 ldualvbase.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ ๐‘‹ )
5 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
6 eqid โŠข ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
7 eqid โŠข ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) = ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) )
8 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
9 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
10 eqid โŠข ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
11 eqid โŠข ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
12 eqid โŠข ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) = ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) )
13 5 6 7 1 2 8 9 10 11 12 4 ldualset โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท = ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) )
14 13 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐ท ) = ( Base โ€˜ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) ) )
15 1 fvexi โŠข ๐น โˆˆ V
16 eqid โŠข ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) = ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } )
17 16 lmodbase โŠข ( ๐น โˆˆ V โ†’ ๐น = ( Base โ€˜ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) ) )
18 15 17 ax-mp โŠข ๐น = ( Base โ€˜ ( { โŸจ ( Base โ€˜ ndx ) , ๐น โŸฉ , โŸจ ( +g โ€˜ ndx ) , ( โˆ˜f ( +g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†พ ( ๐น ร— ๐น ) ) โŸฉ , โŸจ ( Scalar โ€˜ ndx ) , ( oppr โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โŸฉ } โˆช { โŸจ ( ยท๐‘  โ€˜ ndx ) , ( ๐‘˜ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) , ๐‘“ โˆˆ ๐น โ†ฆ ( ๐‘“ โˆ˜f ( .r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) ( ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ร— { ๐‘˜ } ) ) ) โŸฉ } ) )
19 14 3 18 3eqtr4g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ๐น )