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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 ⊢ V = Base W
lshpkr.a ⊢ + ˙ = + W
lshpkr.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
lshpkr.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
lshpkr.h ⊢ H = LSHyp ⁡ W
lshpkr.w ⊢ φ → W ∈ LVec
lshpkr.u ⊢ φ → U ∈ H
lshpkr.z ⊢ φ → Z ∈ V
lshpkr.e ⊢ φ → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
lshpkr.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
lshpkr.k ⊢ K = Base D
lshpkr.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
lshpkr.g ⊢ G = x ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z
lshpkr.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
Assertion lshpkrcl ⊢ φ → G ∈ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lshpkr.v ⊢ V = Base W
2 lshpkr.a ⊢ + ˙ = + W
3 lshpkr.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
4 lshpkr.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
5 lshpkr.h ⊢ H = LSHyp ⁡ W
6 lshpkr.w ⊢ φ → W ∈ LVec
7 lshpkr.u ⊢ φ → U ∈ H
8 lshpkr.z ⊢ φ → Z ∈ V
9 lshpkr.e ⊢ φ → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
10 lshpkr.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
11 lshpkr.k ⊢ K = Base D
12 lshpkr.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
13 lshpkr.g ⊢ G = x ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z
14 lshpkr.f ⊢ F = LFnl ⁡ W
15 6 adantr ⊢ φ ∧ a ∈ V → W ∈ LVec
16 7 adantr ⊢ φ ∧ a ∈ V → U ∈ H
17 8 adantr ⊢ φ ∧ a ∈ V → Z ∈ V
18 simpr ⊢ φ ∧ a ∈ V → a ∈ V
19 9 adantr ⊢ φ ∧ a ∈ V → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
20 1 2 3 4 5 15 16 17 18 19 10 11 12 lshpsmreu ⊢ φ ∧ a ∈ V → ∃! k ∈ K ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z
21 riotacl ⊢ ∃! k ∈ K ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z → ι k ∈ K | ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z ∈ K
22 20 21 syl ⊢ φ ∧ a ∈ V → ι k ∈ K | ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z ∈ K
23 eqeq1 ⊢ x = a → x = y + ˙ k · ˙ Z ↔ a = y + ˙ k · ˙ Z
24 23 rexbidv ⊢ x = a → ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z ↔ ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z
25 24 riotabidv ⊢ x = a → ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z = ι k ∈ K | ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z
26 25 cbvmptv ⊢ x ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z = a ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z
27 13 26 eqtri ⊢ G = a ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U a = y + ˙ k · ˙ Z
28 22 27 fmptd ⊢ φ → G : V ⟶ K
29 eqid ⊢ 0 D = 0 D
30 1 2 3 4 5 6 7 8 8 9 10 11 12 29 13 lshpkrlem6 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V → G ⁡ l · ˙ u + ˙ v = l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v
31 30 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ l ∈ K ∀ u ∈ V ∀ v ∈ V G ⁡ l · ˙ u + ˙ v = l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v
32 eqid ⊢ + D = + D
33 eqid ⊢ ⋅ D = ⋅ D
34 1 2 10 12 11 32 33 14 islfl ⊢ W ∈ LVec → G ∈ F ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ l ∈ K ∀ u ∈ V ∀ v ∈ V G ⁡ l · ˙ u + ˙ v = l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v
35 6 34 syl ⊢ φ → G ∈ F ↔ G : V ⟶ K ∧ ∀ l ∈ K ∀ u ∈ V ∀ v ∈ V G ⁡ l · ˙ u + ˙ v = l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v
36 28 31 35 mpbir2and ⊢ φ → G ∈ F