Metamath Proof Explorer


Theorem ocvval

Description: Value of the orthocomplement of a subset (normally a subspace) of a pre-Hilbert space. (Contributed by NM, 7-Oct-2011) (Revised by Mario Carneiro, 13-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses ocvfval.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
ocvfval.i โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
ocvfval.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
ocvfval.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐น )
ocvfval.o โŠข โŠฅ = ( ocv โ€˜ ๐‘Š )
Assertion ocvval ( ๐‘† โІ ๐‘‰ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ocvfval.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 ocvfval.i โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
3 ocvfval.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
4 ocvfval.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐น )
5 ocvfval.o โŠข โŠฅ = ( ocv โ€˜ ๐‘Š )
6 1 fvexi โŠข ๐‘‰ โˆˆ V
7 6 elpw2 โŠข ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†” ๐‘† โІ ๐‘‰ )
8 1 2 3 4 5 ocvfval โŠข ( ๐‘Š โˆˆ V โ†’ โŠฅ = ( ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†ฆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } ) )
9 8 fveq1d โŠข ( ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = ( ( ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†ฆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } ) โ€˜ ๐‘† ) )
10 raleq โŠข ( ๐‘  = ๐‘† โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 ) )
11 10 rabbidv โŠข ( ๐‘  = ๐‘† โ†’ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
12 eqid โŠข ( ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†ฆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } ) = ( ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†ฆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
13 6 rabex โŠข { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } โˆˆ V
14 11 12 13 fvmpt โŠข ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†’ ( ( ๐‘  โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†ฆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘  ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } ) โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
15 9 14 sylan9eq โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ V โˆง ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
16 0fv โŠข ( โˆ… โ€˜ ๐‘† ) = โˆ…
17 fvprc โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( ocv โ€˜ ๐‘Š ) = โˆ… )
18 5 17 eqtrid โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ โŠฅ = โˆ… )
19 18 fveq1d โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = ( โˆ… โ€˜ ๐‘† ) )
20 ssrab2 โŠข { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } โІ ๐‘‰
21 fvprc โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = โˆ… )
22 1 21 eqtrid โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ๐‘‰ = โˆ… )
23 sseq0 โŠข ( ( { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } โІ ๐‘‰ โˆง ๐‘‰ = โˆ… ) โ†’ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } = โˆ… )
24 20 22 23 sylancr โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } = โˆ… )
25 16 19 24 3eqtr4a โŠข ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
26 25 adantr โŠข ( ( ยฌ ๐‘Š โˆˆ V โˆง ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
27 15 26 pm2.61ian โŠข ( ๐‘† โˆˆ ๐’ซ ๐‘‰ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )
28 7 27 sylbir โŠข ( ๐‘† โІ ๐‘‰ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ๐‘† ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆฃ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = 0 } )