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Theorem lflnegcl 33747
Description: Closure of the negative of a functional. (This is specialized for the purpose of proving ldualgrp 33818, and we do not define a general operation here.) (Contributed by NM, 22-Oct-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lflnegcl.v  |-  V  =  ( Base `  W
)
lflnegcl.r  |-  R  =  (Scalar `  W )
lflnegcl.i  |-  I  =  ( invg `  R )
lflnegcl.n  |-  N  =  ( x  e.  V  |->  ( I `  ( G `  x )
) )
lflnegcl.f  |-  F  =  (LFnl `  W )
lflnegcl.w  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
lflnegcl.g  |-  ( ph  ->  G  e.  F )
Assertion
Ref Expression
lflnegcl  |-  ( ph  ->  N  e.  F )
Distinct variable groups:    x, G    x, I    x, R    x, V    x, W    ph, x
Allowed substitution hints:    F( x)    N( x)

Proof of Theorem lflnegcl
Dummy variables  y 
k  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lflnegcl.w . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
2 lflnegcl.r . . . . . . . 8  |-  R  =  (Scalar `  W )
32lmodrng 17296 . . . . . . 7  |-  ( W  e.  LMod  ->  R  e. 
Ring )
41, 3syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  R  e.  Ring )
5 rnggrp 16984 . . . . . 6  |-  ( R  e.  Ring  ->  R  e. 
Grp )
64, 5syl 16 . . . . 5  |-  ( ph  ->  R  e.  Grp )
76adantr 465 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  R  e.  Grp )
81adantr 465 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  W  e.  LMod )
9 lflnegcl.g . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G  e.  F )
109adantr 465 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  G  e.  F )
11 simpr 461 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  x  e.  V )
12 eqid 2460 . . . . . 6  |-  ( Base `  R )  =  (
Base `  R )
13 lflnegcl.v . . . . . 6  |-  V  =  ( Base `  W
)
14 lflnegcl.f . . . . . 6  |-  F  =  (LFnl `  W )
152, 12, 13, 14lflcl 33736 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  x  e.  V )  ->  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )
168, 10, 11, 15syl3anc 1223 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )
17 lflnegcl.i . . . . 5  |-  I  =  ( invg `  R )
1812, 17grpinvcl 15889 . . . 4  |-  ( ( R  e.  Grp  /\  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  e.  ( Base `  R
) )
197, 16, 18syl2anc 661 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  e.  ( Base `  R
) )
20 lflnegcl.n . . 3  |-  N  =  ( x  e.  V  |->  ( I `  ( G `  x )
) )
2119, 20fmptd 6036 . 2  |-  ( ph  ->  N : V --> ( Base `  R ) )
22 rngabl 17008 . . . . . . . 8  |-  ( R  e.  Ring  ->  R  e. 
Abel )
234, 22syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  R  e.  Abel )
2423adantr 465 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  R  e.  Abel )
254adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  R  e.  Ring )
26 simpr1 997 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  k  e.  ( Base `  R
) )
271adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  W  e.  LMod )
289adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  G  e.  F )
29 simpr2 998 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  y  e.  V )
302, 12, 13, 14lflcl 33736 . . . . . . . 8  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  y  e.  V )  ->  ( G `  y )  e.  ( Base `  R
) )
3127, 28, 29, 30syl3anc 1223 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  y )  e.  ( Base `  R
) )
32 eqid 2460 . . . . . . . 8  |-  ( .r
`  R )  =  ( .r `  R
)
3312, 32rngcl 16992 . . . . . . 7  |-  ( ( R  e.  Ring  /\  k  e.  ( Base `  R
)  /\  ( G `  y )  e.  (
Base `  R )
)  ->  ( k
( .r `  R
) ( G `  y ) )  e.  ( Base `  R
) )
3425, 26, 31, 33syl3anc 1223 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) )  e.  ( Base `  R
) )
35 simpr3 999 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  z  e.  V )
362, 12, 13, 14lflcl 33736 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  z  e.  V )  ->  ( G `  z )  e.  ( Base `  R
) )
3727, 28, 35, 36syl3anc 1223 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  z )  e.  ( Base `  R
) )
38 eqid 2460 . . . . . . 7  |-  ( +g  `  R )  =  ( +g  `  R )
3912, 38, 17ablinvadd 16609 . . . . . 6  |-  ( ( R  e.  Abel  /\  (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) )  e.  ( Base `  R
)  /\  ( G `  z )  e.  (
Base `  R )
)  ->  ( I `  ( ( k ( .r `  R ) ( G `  y
) ) ( +g  `  R ) ( G `
 z ) ) )  =  ( ( I `  ( k ( .r `  R
) ( G `  y ) ) ) ( +g  `  R
) ( I `  ( G `  z ) ) ) )
4024, 34, 37, 39syl3anc 1223 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
I `  ( (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( G `  z ) ) )  =  ( ( I `
 ( k ( .r `  R ) ( G `  y
) ) ) ( +g  `  R ) ( I `  ( G `  z )
) ) )
41 eqid 2460 . . . . . . . 8  |-  ( +g  `  W )  =  ( +g  `  W )
42 eqid 2460 . . . . . . . 8  |-  ( .s
`  W )  =  ( .s `  W
)
4313, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14lfli 33733 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  (
k  e.  ( Base `  R )  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V ) )  -> 
( G `  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( G `  y ) ) ( +g  `  R ) ( G `  z
) ) )
4427, 28, 26, 29, 35, 43syl113anc 1235 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( G `  y ) ) ( +g  `  R ) ( G `  z
) ) )
4544fveq2d 5861 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
I `  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )  =  ( I `  ( ( k ( .r `  R ) ( G `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( G `  z ) ) ) )
4612, 32, 17, 25, 26, 31rngmneg2 17022 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( I `
 ( G `  y ) ) )  =  ( I `  ( k ( .r
`  R ) ( G `  y ) ) ) )
4746oveq1d 6290 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
( k ( .r
`  R ) ( I `  ( G `
 y ) ) ) ( +g  `  R
) ( I `  ( G `  z ) ) )  =  ( ( I `  (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) ) ) ( +g  `  R
) ( I `  ( G `  z ) ) ) )
4840, 45, 473eqtr4d 2511 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
I `  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )  =  ( ( k ( .r
`  R ) ( I `  ( G `
 y ) ) ) ( +g  `  R
) ( I `  ( G `  z ) ) ) )
4913, 2, 42, 12lmodvscl 17305 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V )  ->  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V )
5027, 26, 29, 49syl3anc 1223 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V )
5113, 41lmodvacl 17302 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V  /\  z  e.  V )  ->  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V )
5227, 50, 35, 51syl3anc 1223 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V )
53 fveq2 5857 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( ( k ( .s `  W
) y ) ( +g  `  W ) z )  ->  ( G `  x )  =  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )
5453fveq2d 5861 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( ( k ( .s `  W
) y ) ( +g  `  W ) z )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) ) ) )
55 fvex 5867 . . . . . 6  |-  ( I `
 ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )  e.  _V
5654, 20, 55fvmpt 5941 . . . . 5  |-  ( ( ( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V  ->  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( I `
 ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) ) )
5752, 56syl 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( I `  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) ) ) )
58 fveq2 5857 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  y  ->  ( G `  x )  =  ( G `  y ) )
5958fveq2d 5861 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  y  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  y )
) )
60 fvex 5867 . . . . . . . 8  |-  ( I `
 ( G `  y ) )  e. 
_V
6159, 20, 60fvmpt 5941 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  V  ->  ( N `  y )  =  ( I `  ( G `  y ) ) )
6229, 61syl 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  y )  =  ( I `  ( G `  y ) ) )
6362oveq2d 6291 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( N `
 y ) )  =  ( k ( .r `  R ) ( I `  ( G `  y )
) ) )
64 fveq2 5857 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  z  ->  ( G `  x )  =  ( G `  z ) )
6564fveq2d 5861 . . . . . . 7  |-  ( x  =  z  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  z )
) )
66 fvex 5867 . . . . . . 7  |-  ( I `
 ( G `  z ) )  e. 
_V
6765, 20, 66fvmpt 5941 . . . . . 6  |-  ( z  e.  V  ->  ( N `  z )  =  ( I `  ( G `  z ) ) )
6835, 67syl 16 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  z )  =  ( I `  ( G `  z ) ) )
6963, 68oveq12d 6293 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
( k ( .r
`  R ) ( N `  y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( I `  ( G `  y )
) ) ( +g  `  R ) ( I `
 ( G `  z ) ) ) )
7048, 57, 693eqtr4d 2511 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( N `  y ) ) ( +g  `  R ) ( N `  z
) ) )
7170ralrimivvva 2879 . 2  |-  ( ph  ->  A. k  e.  (
Base `  R ) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( N `  y ) ) ( +g  `  R ) ( N `  z
) ) )
7213, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14islfl 33732 . . 3  |-  ( W  e.  LMod  ->  ( N  e.  F  <->  ( N : V --> ( Base `  R
)  /\  A. k  e.  ( Base `  R
) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( N `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) ) ) ) )
731, 72syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  ( N  e.  F  <->  ( N : V --> ( Base `  R )  /\  A. k  e.  ( Base `  R ) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( N `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) ) ) ) )
7421, 71, 73mpbir2and 915 1  |-  ( ph  ->  N  e.  F )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 968    = wceq 1374    e. wcel 1762   A.wral 2807    |-> cmpt 4498   -->wf 5575   ` cfv 5579  (class class class)co 6275   Basecbs 14479   +g cplusg 14544   .rcmulr 14545  Scalarcsca 14547   .scvsca 14548   Grpcgrp 15716   invgcminusg 15717   Abelcabel 16588   Ringcrg 16979   LModclmod 17288  LFnlclfn 33729
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1714  ax-7 1734  ax-8 1764  ax-9 1766  ax-10 1781  ax-11 1786  ax-12 1798  ax-13 1961  ax-ext 2438  ax-rep 4551  ax-sep 4561  ax-nul 4569  ax-pow 4618  ax-pr 4679  ax-un 6567  ax-cnex 9537  ax-resscn 9538  ax-1cn 9539  ax-icn 9540  ax-addcl 9541  ax-addrcl 9542  ax-mulcl 9543  ax-mulrcl 9544  ax-mulcom 9545  ax-addass 9546  ax-mulass 9547  ax-distr 9548  ax-i2m1 9549  ax-1ne0 9550  ax-1rid 9551  ax-rnegex 9552  ax-rrecex 9553  ax-cnre 9554  ax-pre-lttri 9555  ax-pre-lttrn 9556  ax-pre-ltadd 9557  ax-pre-mulgt0 9558
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1377  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1707  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2446  df-cleq 2452  df-clel 2455  df-nfc 2610  df-ne 2657  df-nel 2658  df-ral 2812  df-rex 2813  df-reu 2814  df-rmo 2815  df-rab 2816  df-v 3108  df-sbc 3325  df-csb 3429  df-dif 3472  df-un 3474  df-in 3476  df-ss 3483  df-pss 3485  df-nul 3779  df-if 3933  df-pw 4005  df-sn 4021  df-pr 4023  df-tp 4025  df-op 4027  df-uni 4239  df-iun 4320  df-br 4441  df-opab 4499  df-mpt 4500  df-tr 4534  df-eprel 4784  df-id 4788  df-po 4793  df-so 4794  df-fr 4831  df-we 4833  df-ord 4874  df-on 4875  df-lim 4876  df-suc 4877  df-xp 4998  df-rel 4999  df-cnv 5000  df-co 5001  df-dm 5002  df-rn 5003  df-res 5004  df-ima 5005  df-iota 5542  df-fun 5581  df-fn 5582  df-f 5583  df-f1 5584  df-fo 5585  df-f1o 5586  df-fv 5587  df-riota 6236  df-ov 6278  df-oprab 6279  df-mpt2 6280  df-om 6672  df-recs 7032  df-rdg 7066  df-er 7301  df-map 7412  df-en 7507  df-dom 7508  df-sdom 7509  df-pnf 9619  df-mnf 9620  df-xr 9621  df-ltxr 9622  df-le 9623  df-sub 9796  df-neg 9797  df-nn 10526  df-2 10583  df-ndx 14482  df-slot 14483  df-base 14484  df-sets 14485  df-plusg 14557  df-0g 14686  df-mnd 15721  df-grp 15851  df-minusg 15852  df-cmn 16589  df-abl 16590  df-mgp 16925  df-ur 16937  df-rng 16981  df-lmod 17290  df-lfl 33730
This theorem is referenced by:  ldualgrplem  33817
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