Metamath Proof Explorer


Theorem lshpkrcl

Description: The set G defined by hyperplane U is a linear functional. (Contributed by NM, 17-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses lshpkr.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.a โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.p โŠข โŠ• = ( LSSum โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.h โŠข ๐ป = ( LSHyp โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LVec )
lshpkr.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐ป )
lshpkr.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ )
lshpkr.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โŠ• ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘ } ) ) = ๐‘‰ )
lshpkr.d โŠข ๐ท = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐ท )
lshpkr.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
lshpkr.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
lshpkr.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘Š )
Assertion lshpkrcl ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lshpkr.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 lshpkr.a โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
3 lshpkr.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
4 lshpkr.p โŠข โŠ• = ( LSSum โ€˜ ๐‘Š )
5 lshpkr.h โŠข ๐ป = ( LSHyp โ€˜ ๐‘Š )
6 lshpkr.w โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LVec )
7 lshpkr.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐ป )
8 lshpkr.z โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ )
9 lshpkr.e โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โŠ• ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘ } ) ) = ๐‘‰ )
10 lshpkr.d โŠข ๐ท = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
11 lshpkr.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐ท )
12 lshpkr.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
13 lshpkr.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
14 lshpkr.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘Š )
15 6 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ LVec )
16 7 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ ๐ป )
17 8 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘ โˆˆ ๐‘‰ )
18 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ )
19 9 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘ˆ โŠ• ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘ } ) ) = ๐‘‰ )
20 1 2 3 4 5 15 16 17 18 19 10 11 12 lshpsmreu โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ โˆƒ! ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) )
21 riotacl โŠข ( โˆƒ! ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) โ†’ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) โˆˆ ๐พ )
22 20 21 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) โˆˆ ๐พ )
23 eqeq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘Ž โ†’ ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) โ†” ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
24 23 rexbidv โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘Ž โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
25 24 riotabidv โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘Ž โ†’ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) = ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
26 25 cbvmptv โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) ) = ( ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
27 13 26 eqtri โŠข ๐บ = ( ๐‘Ž โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐พ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ๐‘Ž = ( ๐‘ฆ + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ ) ) ) )
28 22 27 fmptd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ : ๐‘‰ โŸถ ๐พ )
29 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ท ) = ( 0g โ€˜ ๐ท )
30 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 29 13 lshpkrlem6 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘™ โˆˆ ๐พ โˆง ๐‘ข โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐บ โ€˜ ( ( ๐‘™ ยท ๐‘ข ) + ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐‘™ ( .r โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ข ) ) ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
31 30 ralrimivvva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘™ โˆˆ ๐พ โˆ€ ๐‘ข โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐บ โ€˜ ( ( ๐‘™ ยท ๐‘ข ) + ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐‘™ ( .r โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ข ) ) ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฃ ) ) )
32 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ท ) = ( +g โ€˜ ๐ท )
33 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐ท ) = ( .r โ€˜ ๐ท )
34 1 2 10 12 11 32 33 14 islfl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LVec โ†’ ( ๐บ โˆˆ ๐น โ†” ( ๐บ : ๐‘‰ โŸถ ๐พ โˆง โˆ€ ๐‘™ โˆˆ ๐พ โˆ€ ๐‘ข โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐บ โ€˜ ( ( ๐‘™ ยท ๐‘ข ) + ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐‘™ ( .r โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ข ) ) ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) ) )
35 6 34 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐บ โˆˆ ๐น โ†” ( ๐บ : ๐‘‰ โŸถ ๐พ โˆง โˆ€ ๐‘™ โˆˆ ๐พ โˆ€ ๐‘ข โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐บ โ€˜ ( ( ๐‘™ ยท ๐‘ข ) + ๐‘ฃ ) ) = ( ( ๐‘™ ( .r โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ข ) ) ( +g โ€˜ ๐ท ) ( ๐บ โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ) ) )
36 28 31 35 mpbir2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐น )