Metamath Proof Explorer


Theorem ipdir

Description: Distributive law for inner product (right-distributivity). Equation I3 of Ponnusamy p. 362. (Contributed by NM, 25-Aug-2007) (Revised 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 )
ipdir.g โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
ipdir.p โŠข โจฃ = ( +g โ€˜ ๐น )
Assertion ipdir ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด + ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) โจฃ ( ๐ต , ๐ถ ) ) )

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 ipdir.g โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
5 ipdir.p โŠข โจฃ = ( +g โ€˜ ๐น )
6 eqid โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) )
7 1 2 3 6 phllmhm โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
8 7 3ad2antr3 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
9 lmghm โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š LMHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š GrpHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
10 8 9 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š GrpHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) )
11 simpr1 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ๐‘‰ )
12 simpr2 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ ๐‘‰ )
13 rlmplusg โŠข ( +g โ€˜ ๐น ) = ( +g โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐น ) )
14 5 13 eqtri โŠข โจฃ = ( +g โ€˜ ( ringLMod โ€˜ ๐น ) )
15 3 4 14 ghmlin โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โˆˆ ( ๐‘Š GrpHom ( ringLMod โ€˜ ๐น ) ) โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ( ๐ด + ๐ต ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ด ) โจฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ต ) ) )
16 10 11 12 15 syl3anc โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ( ๐ด + ๐ต ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ด ) โจฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ต ) ) )
17 phllmod โŠข ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
18 3 4 lmodvacl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ )
19 17 18 syl3an1 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ )
20 19 3adant3r3 โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ )
21 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐ด + ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) = ( ( ๐ด + ๐ต ) , ๐ถ ) )
22 ovex โŠข ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) โˆˆ V
23 21 6 22 fvmpt3i โŠข ( ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ( ๐ด + ๐ต ) ) = ( ( ๐ด + ๐ต ) , ๐ถ ) )
24 20 23 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ( ๐ด + ๐ต ) ) = ( ( ๐ด + ๐ต ) , ๐ถ ) )
25 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) = ( ๐ด , ๐ถ ) )
26 25 6 22 fvmpt3i โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ด ) = ( ๐ด , ๐ถ ) )
27 11 26 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ด ) = ( ๐ด , ๐ถ ) )
28 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) = ( ๐ต , ๐ถ ) )
29 28 6 22 fvmpt3i โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ต ) = ( ๐ต , ๐ถ ) )
30 12 29 syl โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ต ) = ( ๐ต , ๐ถ ) )
31 27 30 oveq12d โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ด ) โจฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( ๐‘ฅ , ๐ถ ) ) โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) โจฃ ( ๐ต , ๐ถ ) ) )
32 16 24 31 3eqtr3d โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ PreHil โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐ถ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐ด + ๐ต ) , ๐ถ ) = ( ( ๐ด , ๐ถ ) โจฃ ( ๐ต , ๐ถ ) ) )