Metamath Proof Explorer


Theorem phllmhm

Description: The inner product of a pre-Hilbert space is linear in its left argument. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses phlsrng.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
phllmhm.h โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
phllmhm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
phllmhm.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ด ) )
Assertion phllmhm ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 phlsrng.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
2 phllmhm.h โŠข , = ( ยท๐‘– โ€˜ ๐‘Š )
3 phllmhm.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
4 phllmhm.g โŠข ๐บ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ด ) )
5 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘Š ) = ( 0g โ€˜ ๐‘Š )
6 eqid โŠข ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น ) = ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น )
7 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐น ) = ( 0g โ€˜ ๐น )
8 3 1 2 5 6 7 isphl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†” ( ๐‘Š โˆˆ LVec โˆง ๐น โˆˆ *-Ring โˆง โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ( ๐‘ฆ , ๐‘ฆ ) = ( 0g โ€˜ ๐น ) โ†’ ๐‘ฆ = ( 0g โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ ( ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ , ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) ) )
9 8 simp3bi โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ( ๐‘ฆ , ๐‘ฆ ) = ( 0g โ€˜ ๐น ) โ†’ ๐‘ฆ = ( 0g โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ ( ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ , ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) )
10 simp1 โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ( ๐‘ฆ , ๐‘ฆ ) = ( 0g โ€˜ ๐น ) โ†’ ๐‘ฆ = ( 0g โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ ( ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ , ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
11 10 ralimi โŠข ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ( ๐‘ฆ , ๐‘ฆ ) = ( 0g โ€˜ ๐น ) โ†’ ๐‘ฆ = ( 0g โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ ( ( *๐‘Ÿ โ€˜ ๐น ) โ€˜ ( ๐‘ฆ , ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
12 9 11 syl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
13 oveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฅ , ๐ด ) )
14 13 mpteq2dv โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ด ) ) )
15 14 4 eqtr4di โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) = ๐บ )
16 15 eleq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โ†” ๐บ โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) ) )
17 16 rspccva โŠข ( ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐‘ฆ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
18 12 17 sylan โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )