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Theorem lfladdcl

Description: Closure of addition of two functionals. (Contributed by NM, 19-Oct-2014)

Ref Expression
Hypotheses lfladdcl.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
lfladdcl.p ⊢ + ˙ = + R
lfladdcl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
lfladdcl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
lfladdcl.g ⊢ φ → G ∈ F
lfladdcl.h ⊢ φ → H ∈ F
Assertion lfladdcl ⊢ φ → G + ˙ f H ∈ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lfladdcl.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
2 lfladdcl.p ⊢ + ˙ = + R
3 lfladdcl.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
4 lfladdcl.w ⊢ φ → W ∈ LMod
5 lfladdcl.g ⊢ φ → G ∈ F
6 lfladdcl.h ⊢ φ → H ∈ F
7 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → W ∈ LMod
8 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x ∈ Base R
9 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → y ∈ Base R
10 eqid ⊢ Base R = Base R
11 1 10 2 lmodacl ⊢ W ∈ LMod ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x + ˙ y ∈ Base R
12 7 8 9 11 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x + ˙ y ∈ Base R
13 eqid ⊢ Base W = Base W
14 1 10 13 3 lflf ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F → G : Base W ⟶ Base R
15 4 5 14 syl2anc ⊢ φ → G : Base W ⟶ Base R
16 1 10 13 3 lflf ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F → H : Base W ⟶ Base R
17 4 6 16 syl2anc ⊢ φ → H : Base W ⟶ Base R
18 fvexd ⊢ φ → Base W ∈ V
19 inidm ⊢ Base W ∩ Base W = Base W
20 12 15 17 18 18 19 off ⊢ φ → G + ˙ f H : Base W ⟶ Base R
21 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → W ∈ LMod
22 simpr1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ∈ Base R
23 simpr2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → y ∈ Base W
24 eqid ⊢ ⋅ W = ⋅ W
25 13 1 24 10 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W → x ⋅ W y ∈ Base W
26 21 22 23 25 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ W y ∈ Base W
27 simpr3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → z ∈ Base W
28 eqid ⊢ + W = + W
29 13 28 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ x ⋅ W y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ W y + W z ∈ Base W
30 21 26 27 29 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ W y + W z ∈ Base W
31 15 ffnd ⊢ φ → G Fn Base W
32 17 ffnd ⊢ φ → H Fn Base W
33 eqidd ⊢ φ ∧ x ⋅ W y + W z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + W z
34 eqidd ⊢ φ ∧ x ⋅ W y + W z ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y + W z = H ⁡ x ⋅ W y + W z
35 31 32 18 18 19 33 34 ofval ⊢ φ ∧ x ⋅ W y + W z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + W z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + W z
36 30 35 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + W z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + W z
37 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ Base W → G ⁡ y = G ⁡ y
38 eqidd ⊢ φ ∧ y ∈ Base W → H ⁡ y = H ⁡ y
39 31 32 18 18 19 37 38 ofval ⊢ φ ∧ y ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ y = G ⁡ y + ˙ H ⁡ y
40 23 39 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ y = G ⁡ y + ˙ H ⁡ y
41 40 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y
42 eqidd ⊢ φ ∧ z ∈ Base W → G ⁡ z = G ⁡ z
43 eqidd ⊢ φ ∧ z ∈ Base W → H ⁡ z = H ⁡ z
44 31 32 18 18 19 42 43 ofval ⊢ φ ∧ z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ z = G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
45 27 44 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ z = G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
46 41 45 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
47 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ∈ F
48 1 2 13 28 3 lfladd ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ x ⋅ W y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z
49 21 47 26 27 48 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z
50 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ∈ F
51 1 2 13 28 3 lfladd ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F ∧ x ⋅ W y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y + W z = H ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ z
52 21 50 26 27 51 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y + W z = H ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ z
53 49 52 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + W z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + W z = G ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ z
54 1 lmodring ⊢ W ∈ LMod → R ∈ Ring
55 21 54 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → R ∈ Ring
56 ringcmn ⊢ R ∈ Ring → R ∈ CMnd
57 55 56 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → R ∈ CMnd
58 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ x ⋅ W y ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R
59 21 47 26 58 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R
60 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ z ∈ Base W → G ⁡ z ∈ Base R
61 21 47 27 60 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ z ∈ Base R
62 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F ∧ x ⋅ W y ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R
63 21 50 26 62 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R
64 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F ∧ z ∈ Base W → H ⁡ z ∈ Base R
65 21 50 27 64 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ z ∈ Base R
66 10 2 cmn4 ⊢ R ∈ CMnd ∧ G ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R ∧ G ⁡ z ∈ Base R ∧ H ⁡ x ⋅ W y ∈ Base R ∧ H ⁡ z ∈ Base R → G ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ z = G ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
67 57 59 61 63 65 66 syl122anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ z = G ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
68 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
69 1 10 68 13 24 3 lflmul ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R G ⁡ y
70 21 47 22 23 69 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R G ⁡ y
71 1 10 68 13 24 3 lflmul ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R H ⁡ y
72 21 50 22 23 71 syl112anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R H ⁡ y
73 70 72 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ x ⋅ R H ⁡ y
74 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ∈ F ∧ y ∈ Base W → G ⁡ y ∈ Base R
75 21 47 23 74 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ y ∈ Base R
76 1 10 13 3 lflcl ⊢ W ∈ LMod ∧ H ∈ F ∧ y ∈ Base W → H ⁡ y ∈ Base R
77 21 50 23 76 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → H ⁡ y ∈ Base R
78 10 2 68 ringdi ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ Base R ∧ G ⁡ y ∈ Base R ∧ H ⁡ y ∈ Base R → x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ x ⋅ R H ⁡ y
79 55 22 75 77 78 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ x ⋅ R H ⁡ y
80 73 79 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ x ⋅ W y = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y
81 80 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
82 53 67 81 3eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G ⁡ x ⋅ W y + W z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + W z = x ⋅ R G ⁡ y + ˙ H ⁡ y + ˙ G ⁡ z + ˙ H ⁡ z
83 46 82 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z = G ⁡ x ⋅ W y + W z + ˙ H ⁡ x ⋅ W y + W z
84 36 83 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base W ∧ z ∈ Base W → G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z
85 84 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base R ∀ y ∈ Base W ∀ z ∈ Base W G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z
86 13 28 1 24 10 2 68 3 islfl ⊢ W ∈ LMod → G + ˙ f H ∈ F ↔ G + ˙ f H : Base W ⟶ Base R ∧ ∀ x ∈ Base R ∀ y ∈ Base W ∀ z ∈ Base W G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z
87 4 86 syl ⊢ φ → G + ˙ f H ∈ F ↔ G + ˙ f H : Base W ⟶ Base R ∧ ∀ x ∈ Base R ∀ y ∈ Base W ∀ z ∈ Base W G + ˙ f H ⁡ x ⋅ W y + W z = x ⋅ R G + ˙ f H ⁡ y + ˙ G + ˙ f H ⁡ z
88 20 85 87 mpbir2and ⊢ φ → G + ˙ f H ∈ F