Users' Mathboxes Mathbox for Norm Megill < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lshpkrlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lshpkrlem1 34715
Description: Lemma for lshpkrex 34723. The value of tentative functional 𝐺 is zero iff its argument belongs to hyperplane 𝑈. (Contributed by NM, 14-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lshpkrlem.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lshpkrlem.a + = (+g𝑊)
lshpkrlem.n 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lshpkrlem.p = (LSSum‘𝑊)
lshpkrlem.h 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
lshpkrlem.w (𝜑𝑊 ∈ LVec)
lshpkrlem.u (𝜑𝑈𝐻)
lshpkrlem.z (𝜑𝑍𝑉)
lshpkrlem.x (𝜑𝑋𝑉)
lshpkrlem.e (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑍})) = 𝑉)
lshpkrlem.d 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
lshpkrlem.k 𝐾 = (Base‘𝐷)
lshpkrlem.t · = ( ·𝑠𝑊)
lshpkrlem.o 0 = (0g𝐷)
lshpkrlem.g 𝐺 = (𝑥𝑉 ↦ (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
Assertion
Ref Expression
lshpkrlem1 (𝜑 → (𝑋𝑈 ↔ (𝐺𝑋) = 0 ))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝑦, +   𝑘,𝐾,𝑥   0 ,𝑘   · ,𝑘,𝑥,𝑦   𝑈,𝑘,𝑥,𝑦   𝑥,𝑉   𝑘,𝑋,𝑥,𝑦   𝑘,𝑍,𝑥,𝑦
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐷(𝑥,𝑦,𝑘)   (𝑥,𝑦,𝑘)   𝐺(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐻(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐾(𝑦)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑘)   𝑉(𝑦,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑘)   0 (𝑥,𝑦)

Proof of Theorem lshpkrlem1
Dummy variable 𝑏 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lshpkrlem.w . . . . 5 (𝜑𝑊 ∈ LVec)
2 lveclmod 19154 . . . . 5 (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
31, 2syl 17 . . . 4 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
4 lshpkrlem.d . . . . 5 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
54lmodfgrp 18920 . . . 4 (𝑊 ∈ LMod → 𝐷 ∈ Grp)
6 lshpkrlem.k . . . . 5 𝐾 = (Base‘𝐷)
7 lshpkrlem.o . . . . 5 0 = (0g𝐷)
86, 7grpidcl 17497 . . . 4 (𝐷 ∈ Grp → 0𝐾)
93, 5, 83syl 18 . . 3 (𝜑0𝐾)
10 lshpkrlem.v . . . 4 𝑉 = (Base‘𝑊)
11 lshpkrlem.a . . . 4 + = (+g𝑊)
12 lshpkrlem.n . . . 4 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
13 lshpkrlem.p . . . 4 = (LSSum‘𝑊)
14 lshpkrlem.h . . . 4 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
15 lshpkrlem.u . . . 4 (𝜑𝑈𝐻)
16 lshpkrlem.z . . . 4 (𝜑𝑍𝑉)
17 lshpkrlem.x . . . 4 (𝜑𝑋𝑉)
18 lshpkrlem.e . . . 4 (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑍})) = 𝑉)
19 lshpkrlem.t . . . 4 · = ( ·𝑠𝑊)
2010, 11, 12, 13, 14, 1, 15, 16, 17, 18, 4, 6, 19lshpsmreu 34714 . . 3 (𝜑 → ∃!𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)))
21 oveq1 6697 . . . . . . 7 (𝑘 = 0 → (𝑘 · 𝑍) = ( 0 · 𝑍))
2221oveq2d 6706 . . . . . 6 (𝑘 = 0 → (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)) = (𝑏 + ( 0 · 𝑍)))
2322eqeq2d 2661 . . . . 5 (𝑘 = 0 → (𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍))))
2423rexbidv 3081 . . . 4 (𝑘 = 0 → (∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍))))
2524riota2 6673 . . 3 (( 0𝐾 ∧ ∃!𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))) → (∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍)) ↔ (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))) = 0 ))
269, 20, 25syl2anc 694 . 2 (𝜑 → (∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍)) ↔ (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))) = 0 ))
27 simpr 476 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑈) → 𝑋𝑈)
28 eqidd 2652 . . . . . 6 ((𝜑𝑋𝑈) → 𝑋 = 𝑋)
29 eqeq2 2662 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑋 → (𝑋 = 𝑏𝑋 = 𝑋))
3029rspcev 3340 . . . . . 6 ((𝑋𝑈𝑋 = 𝑋) → ∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏)
3127, 28, 30syl2anc 694 . . . . 5 ((𝜑𝑋𝑈) → ∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏)
3231ex 449 . . . 4 (𝜑 → (𝑋𝑈 → ∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏))
33 eleq1a 2725 . . . . . 6 (𝑏𝑈 → (𝑋 = 𝑏𝑋𝑈))
3433a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (𝑏𝑈 → (𝑋 = 𝑏𝑋𝑈)))
3534rexlimdv 3059 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏𝑋𝑈))
3632, 35impbid 202 . . 3 (𝜑 → (𝑋𝑈 ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏))
37 eqid 2651 . . . . . . . . . . 11 (0g𝑊) = (0g𝑊)
3810, 4, 19, 7, 37lmod0vs 18944 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑍𝑉) → ( 0 · 𝑍) = (0g𝑊))
393, 16, 38syl2anc 694 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ( 0 · 𝑍) = (0g𝑊))
4039adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝑈) → ( 0 · 𝑍) = (0g𝑊))
4140oveq2d 6706 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝑈) → (𝑏 + ( 0 · 𝑍)) = (𝑏 + (0g𝑊)))
421adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝑏𝑈) → 𝑊 ∈ LVec)
4342, 2syl 17 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝑈) → 𝑊 ∈ LMod)
44 eqid 2651 . . . . . . . . . 10 (LSubSp‘𝑊) = (LSubSp‘𝑊)
4544, 14, 3, 15lshplss 34586 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
4610, 44lssel 18986 . . . . . . . . 9 ((𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊) ∧ 𝑏𝑈) → 𝑏𝑉)
4745, 46sylan 487 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑏𝑈) → 𝑏𝑉)
4810, 11, 37lmod0vrid 18942 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑏𝑉) → (𝑏 + (0g𝑊)) = 𝑏)
4943, 47, 48syl2anc 694 . . . . . . 7 ((𝜑𝑏𝑈) → (𝑏 + (0g𝑊)) = 𝑏)
5041, 49eqtrd 2685 . . . . . 6 ((𝜑𝑏𝑈) → (𝑏 + ( 0 · 𝑍)) = 𝑏)
5150eqeq2d 2661 . . . . 5 ((𝜑𝑏𝑈) → (𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍)) ↔ 𝑋 = 𝑏))
5251bicomd 213 . . . 4 ((𝜑𝑏𝑈) → (𝑋 = 𝑏𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍))))
5352rexbidva 3078 . . 3 (𝜑 → (∃𝑏𝑈 𝑋 = 𝑏 ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍))))
5436, 53bitrd 268 . 2 (𝜑 → (𝑋𝑈 ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + ( 0 · 𝑍))))
55 eqeq1 2655 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
5655rexbidv 3081 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → (∃𝑦𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ ∃𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
5756riotabidv 6653 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))) = (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
58 lshpkrlem.g . . . . . 6 𝐺 = (𝑥𝑉 ↦ (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
59 riotaex 6655 . . . . . 6 (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))) ∈ V
6057, 58, 59fvmpt 6321 . . . . 5 (𝑋𝑉 → (𝐺𝑋) = (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
61 oveq1 6697 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝑏 → (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)))
6261eqeq2d 2661 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝑏 → (𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))))
6362cbvrexv 3202 . . . . . . 7 (∃𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)))
6463a1i 11 . . . . . 6 (𝑘𝐾 → (∃𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍)) ↔ ∃𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))))
6564riotabiia 6668 . . . . 5 (𝑘𝐾𝑦𝑈 𝑋 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))) = (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍)))
6660, 65syl6eq 2701 . . . 4 (𝑋𝑉 → (𝐺𝑋) = (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))))
6717, 66syl 17 . . 3 (𝜑 → (𝐺𝑋) = (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))))
6867eqeq1d 2653 . 2 (𝜑 → ((𝐺𝑋) = 0 ↔ (𝑘𝐾𝑏𝑈 𝑋 = (𝑏 + (𝑘 · 𝑍))) = 0 ))
6926, 54, 683bitr4d 300 1 (𝜑 → (𝑋𝑈 ↔ (𝐺𝑋) = 0 ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1523  wcel 2030  wrex 2942  ∃!wreu 2943  {csn 4210  cmpt 4762  cfv 5926  crio 6650  (class class class)co 6690  Basecbs 15904  +gcplusg 15988  Scalarcsca 15991   ·𝑠 cvsca 15992  0gc0g 16147  Grpcgrp 17469  LSSumclsm 18095  LModclmod 18911  LSubSpclss 18980  LSpanclspn 19019  LVecclvec 19150  LSHypclsh 34580
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-int 4508  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-1st 7210  df-2nd 7211  df-tpos 7397  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-mulr 16002  df-0g 16149  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-submnd 17383  df-grp 17472  df-minusg 17473  df-sbg 17474  df-subg 17638  df-cntz 17796  df-lsm 18097  df-cmn 18241  df-abl 18242  df-mgp 18536  df-ur 18548  df-ring 18595  df-oppr 18669  df-dvdsr 18687  df-unit 18688  df-invr 18718  df-drng 18797  df-lmod 18913  df-lss 18981  df-lsp 19020  df-lvec 19151  df-lshyp 34582
This theorem is referenced by:  lshpkr  34722
  Copyright terms: Public domain W3C validator