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

Theorem lclkr 37135
Description: The set of functionals with closed kernels is a subspace. Part of proof of Theorem 3.6 of [Holland95] p. 218, line 20, stating "The fM that arise this way generate a subspace F of E'". Our proof was suggested by Mario Carneiro, 5-Jan-2015. (Contributed by NM, 18-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lclkr.h  |-  H  =  ( LHyp `  K
)
lclkr.u  |-  U  =  ( ( DVecH `  K
) `  W )
lclkr.o  |-  ._|_  =  ( ( ocH `  K
) `  W )
lclkr.f  |-  F  =  (LFnl `  U )
lclkr.l  |-  L  =  (LKer `  U )
lclkr.d  |-  D  =  (LDual `  U )
lclkr.s  |-  S  =  ( LSubSp `  D )
lclkr.c  |-  C  =  { f  e.  F  |  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  f ) ) )  =  ( L `  f ) }
lclkr.k  |-  ( ph  ->  ( K  e.  HL  /\  W  e.  H ) )
Assertion
Ref Expression
lclkr  |-  ( ph  ->  C  e.  S )
Distinct variable groups:    ._|_ , f    D, f    f, F    f, L    U, f
Allowed substitution hints:    ph( f)    C( f)    S( f)    H( f)    K( f)    W( f)

Proof of Theorem lclkr
Dummy variables  a 
b  x are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 3570 . . . 4  |-  { f  e.  F  |  ( 
._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  f )
) )  =  ( L `  f ) }  C_  F
21a1i 11 . . 3  |-  ( ph  ->  { f  e.  F  |  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  f ) ) )  =  ( L `  f ) }  C_  F )
3 lclkr.c . . . 4  |-  C  =  { f  e.  F  |  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  f ) ) )  =  ( L `  f ) }
43a1i 11 . . 3  |-  ( ph  ->  C  =  { f  e.  F  |  ( 
._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  f )
) )  =  ( L `  f ) } )
5 lclkr.f . . . 4  |-  F  =  (LFnl `  U )
6 lclkr.d . . . 4  |-  D  =  (LDual `  U )
7 eqid 2443 . . . 4  |-  ( Base `  D )  =  (
Base `  D )
8 lclkr.h . . . . 5  |-  H  =  ( LHyp `  K
)
9 lclkr.u . . . . 5  |-  U  =  ( ( DVecH `  K
) `  W )
10 lclkr.k . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( K  e.  HL  /\  W  e.  H ) )
118, 9, 10dvhlmod 36712 . . . 4  |-  ( ph  ->  U  e.  LMod )
125, 6, 7, 11ldualvbase 34726 . . 3  |-  ( ph  ->  ( Base `  D
)  =  F )
132, 4, 123sstr4d 3532 . 2  |-  ( ph  ->  C  C_  ( Base `  D ) )
14 eqid 2443 . . . . . 6  |-  (Scalar `  U )  =  (Scalar `  U )
15 eqid 2443 . . . . . 6  |-  ( 0g
`  (Scalar `  U )
)  =  ( 0g
`  (Scalar `  U )
)
16 eqid 2443 . . . . . 6  |-  ( Base `  U )  =  (
Base `  U )
1714, 15, 16, 5lfl0f 34669 . . . . 5  |-  ( U  e.  LMod  ->  ( (
Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  F
)
1811, 17syl 16 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  F )
19 lclkr.o . . . . . 6  |-  ._|_  =  ( ( ocH `  K
) `  W )
208, 9, 19, 16, 10dochoc1 36963 . . . . 5  |-  ( ph  ->  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( Base `  U
) ) )  =  ( Base `  U
) )
21 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( (
Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  =  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )
22 lclkr.l . . . . . . . . . 10  |-  L  =  (LKer `  U )
2314, 15, 16, 5, 22lkr0f 34694 . . . . . . . . 9  |-  ( ( U  e.  LMod  /\  (
( Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  F
)  ->  ( ( L `  ( ( Base `  U )  X. 
{ ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) )  =  ( Base `  U
)  <->  ( ( Base `  U )  X.  {
( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  =  ( (
Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) )
2411, 18, 23syl2anc 661 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( L `  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) )  =  (
Base `  U )  <->  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  =  ( (
Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) )
2521, 24mpbiri 233 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( L `  (
( Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) )  =  ( Base `  U
) )
2625fveq2d 5860 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  (  ._|_  `  ( L `
 ( ( Base `  U )  X.  {
( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) )  =  (  ._|_  `  ( Base `  U ) ) )
2726fveq2d 5860 . . . . 5  |-  ( ph  ->  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  (
( Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) ) )  =  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( Base `  U ) ) ) )
2820, 27, 253eqtr4d 2494 . . . 4  |-  ( ph  ->  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  (
( Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) ) )  =  ( L `
 ( ( Base `  U )  X.  {
( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) )
293lcfl1lem 37093 . . . 4  |-  ( ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  C  <->  ( (
( Base `  U )  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  F  /\  (  ._|_  `  (  ._|_  `  ( L `  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) ) )  =  ( L `  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } ) ) ) )
3018, 28, 29sylanbrc 664 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  C )
31 ne0i 3776 . . 3  |-  ( ( ( Base `  U
)  X.  { ( 0g `  (Scalar `  U ) ) } )  e.  C  ->  C  =/=  (/) )
3230, 31syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  C  =/=  (/) )
33 eqid 2443 . . . 4  |-  ( +g  `  D )  =  ( +g  `  D )
3410adantr 465 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  ( K  e.  HL  /\  W  e.  H ) )
35 eqid 2443 . . . . 5  |-  ( Base `  (Scalar `  U )
)  =  ( Base `  (Scalar `  U )
)
36 eqid 2443 . . . . 5  |-  ( .s
`  D )  =  ( .s `  D
)
37 simpr1 1003 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  x  e.  ( Base `  (Scalar `  D
) ) )
38 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  (Scalar `  D )  =  (Scalar `  D )
39 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  (Scalar `  D )
)  =  ( Base `  (Scalar `  D )
)
4014, 35, 6, 38, 39, 11ldualsbase 34733 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( Base `  (Scalar `  D ) )  =  ( Base `  (Scalar `  U ) ) )
4140adantr 465 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  ( Base `  (Scalar `  D )
)  =  ( Base `  (Scalar `  U )
) )
4237, 41eleqtrd 2533 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  x  e.  ( Base `  (Scalar `  U
) ) )
43 simpr2 1004 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  a  e.  C )
448, 19, 9, 5, 22, 6, 14, 35, 36, 3, 34, 42, 43lclkrlem1 37108 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  ( x
( .s `  D
) a )  e.  C )
45 simpr3 1005 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  b  e.  C )
468, 19, 9, 5, 22, 6, 33, 3, 34, 44, 45lclkrlem2 37134 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  ( Base `  (Scalar `  D ) )  /\  a  e.  C  /\  b  e.  C )
)  ->  ( (
x ( .s `  D ) a ) ( +g  `  D
) b )  e.  C )
4746ralrimivvva 2865 . 2  |-  ( ph  ->  A. x  e.  (
Base `  (Scalar `  D
) ) A. a  e.  C  A. b  e.  C  ( (
x ( .s `  D ) a ) ( +g  `  D
) b )  e.  C )
48 lclkr.s . . 3  |-  S  =  ( LSubSp `  D )
4938, 39, 7, 33, 36, 48islss 17560 . 2  |-  ( C  e.  S  <->  ( C  C_  ( Base `  D
)  /\  C  =/=  (/) 
/\  A. x  e.  (
Base `  (Scalar `  D
) ) A. a  e.  C  A. b  e.  C  ( (
x ( .s `  D ) a ) ( +g  `  D
) b )  e.  C ) )
5013, 32, 47, 49syl3anbrc 1181 1  |-  ( ph  ->  C  e.  S )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 974    = wceq 1383    e. wcel 1804    =/= wne 2638   A.wral 2793   {crab 2797    C_ wss 3461   (/)c0 3770   {csn 4014    X. cxp 4987   ` cfv 5578  (class class class)co 6281   Basecbs 14614   +g cplusg 14679  Scalarcsca 14682   .scvsca 14683   0gc0g 14819   LModclmod 17491   LSubSpclss 17557  LFnlclfn 34657  LKerclk 34685  LDualcld 34723   HLchlt 34950   LHypclh 35583   DVecHcdvh 36680   ocHcoch 36949
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1605  ax-4 1618  ax-5 1691  ax-6 1734  ax-7 1776  ax-8 1806  ax-9 1808  ax-10 1823  ax-11 1828  ax-12 1840  ax-13 1985  ax-ext 2421  ax-rep 4548  ax-sep 4558  ax-nul 4566  ax-pow 4615  ax-pr 4676  ax-un 6577  ax-cnex 9551  ax-resscn 9552  ax-1cn 9553  ax-icn 9554  ax-addcl 9555  ax-addrcl 9556  ax-mulcl 9557  ax-mulrcl 9558  ax-mulcom 9559  ax-addass 9560  ax-mulass 9561  ax-distr 9562  ax-i2m1 9563  ax-1ne0 9564  ax-1rid 9565  ax-rnegex 9566  ax-rrecex 9567  ax-cnre 9568  ax-pre-lttri 9569  ax-pre-lttrn 9570  ax-pre-ltadd 9571  ax-pre-mulgt0 9572  ax-riotaBAD 34559
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 975  df-3an 976  df-tru 1386  df-fal 1389  df-ex 1600  df-nf 1604  df-sb 1727  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2593  df-ne 2640  df-nel 2641  df-ral 2798  df-rex 2799  df-reu 2800  df-rmo 2801  df-rab 2802  df-v 3097  df-sbc 3314  df-csb 3421  df-dif 3464  df-un 3466  df-in 3468  df-ss 3475  df-pss 3477  df-nul 3771  df-if 3927  df-pw 3999  df-sn 4015  df-pr 4017  df-tp 4019  df-op 4021  df-uni 4235  df-int 4272  df-iun 4317  df-iin 4318  df-br 4438  df-opab 4496  df-mpt 4497  df-tr 4531  df-eprel 4781  df-id 4785  df-po 4790  df-so 4791  df-fr 4828  df-we 4830  df-ord 4871  df-on 4872  df-lim 4873  df-suc 4874  df-xp 4995  df-rel 4996  df-cnv 4997  df-co 4998  df-dm 4999  df-rn 5000  df-res 5001  df-ima 5002  df-iota 5541  df-fun 5580  df-fn 5581  df-f 5582  df-f1 5583  df-fo 5584  df-f1o 5585  df-fv 5586  df-riota 6242  df-ov 6284  df-oprab 6285  df-mpt2 6286  df-of 6525  df-om 6686  df-1st 6785  df-2nd 6786  df-tpos 6957  df-undef 7004  df-recs 7044  df-rdg 7078  df-1o 7132  df-oadd 7136  df-er 7313  df-map 7424  df-en 7519  df-dom 7520  df-sdom 7521  df-fin 7522  df-pnf 9633  df-mnf 9634  df-xr 9635  df-ltxr 9636  df-le 9637  df-sub 9812  df-neg 9813  df-nn 10544  df-2 10601  df-3 10602  df-4 10603  df-5 10604  df-6 10605  df-n0 10803  df-z 10872  df-uz 11093  df-fz 11684  df-struct 14616  df-ndx 14617  df-slot 14618  df-base 14619  df-sets 14620  df-ress 14621  df-plusg 14692  df-mulr 14693  df-sca 14695  df-vsca 14696  df-0g 14821  df-mre 14965  df-mrc 14966  df-acs 14968  df-preset 15536  df-poset 15554  df-plt 15567  df-lub 15583  df-glb 15584  df-join 15585  df-meet 15586  df-p0 15648  df-p1 15649  df-lat 15655  df-clat 15717  df-mgm 15851  df-sgrp 15890  df-mnd 15900  df-submnd 15946  df-grp 16036  df-minusg 16037  df-sbg 16038  df-subg 16177  df-cntz 16334  df-oppg 16360  df-lsm 16635  df-cmn 16779  df-abl 16780  df-mgp 17121  df-ur 17133  df-ring 17179  df-oppr 17251  df-dvdsr 17269  df-unit 17270  df-invr 17300  df-dvr 17311  df-drng 17377  df-lmod 17493  df-lss 17558  df-lsp 17597  df-lvec 17728  df-lsatoms 34576  df-lshyp 34577  df-lcv 34619  df-lfl 34658  df-lkr 34686  df-ldual 34724  df-oposet 34776  df-ol 34778  df-oml 34779  df-covers 34866  df-ats 34867  df-atl 34898  df-cvlat 34922  df-hlat 34951  df-llines 35097  df-lplanes 35098  df-lvols 35099  df-lines 35100  df-psubsp 35102  df-pmap 35103  df-padd 35395  df-lhyp 35587  df-laut 35588  df-ldil 35703  df-ltrn 35704  df-trl 35759  df-tgrp 36344  df-tendo 36356  df-edring 36358  df-dveca 36604  df-disoa 36631  df-dvech 36681  df-dib 36741  df-dic 36775  df-dih 36831  df-doch 36950  df-djh 36997
This theorem is referenced by:  lcdlvec  37193  lcd0v  37213  lcdlss  37221  lcdlsp  37223  mapdunirnN  37252
  Copyright terms: Public domain W3C validator