Mathbox for Norm Megill < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcf1o Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcf1o 35858
 Description: Define a function 𝐽 that provides a bijection from nonzero vectors 𝑉 to nonzero functionals with closed kernels 𝐶. (Contributed by NM, 22-Feb-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lcf1o.h 𝐻 = (LHyp‘𝐾)
lcf1o.o = ((ocH‘𝐾)‘𝑊)
lcf1o.u 𝑈 = ((DVecH‘𝐾)‘𝑊)
lcf1o.v 𝑉 = (Base‘𝑈)
lcf1o.a + = (+g𝑈)
lcf1o.t · = ( ·𝑠𝑈)
lcf1o.s 𝑆 = (Scalar‘𝑈)
lcf1o.r 𝑅 = (Base‘𝑆)
lcf1o.z 0 = (0g𝑈)
lcf1o.f 𝐹 = (LFnl‘𝑈)
lcf1o.l 𝐿 = (LKer‘𝑈)
lcf1o.d 𝐷 = (LDual‘𝑈)
lcf1o.q 𝑄 = (0g𝐷)
lcf1o.c 𝐶 = {𝑓𝐹 ∣ ( ‘( ‘(𝐿𝑓))) = (𝐿𝑓)}
lcf1o.j 𝐽 = (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣𝑉 ↦ (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))))
lcflo.k (𝜑 → (𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊𝐻))
Assertion
Ref Expression
lcf1o (𝜑𝐽:(𝑉 ∖ { 0 })–1-1-onto→(𝐶 ∖ {𝑄}))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑤,   𝑥, 0   𝑥,𝑣,𝑉   𝑥, ·   𝑣,𝑘,𝑤,𝑥, +   𝑥,𝑅   𝑓,𝑘,𝑣,𝑤,𝑥, +   ,𝑓,𝑘,𝑣   𝑓,𝐿   𝑅,𝑓,𝑘,𝑣   𝑓,𝐹   𝑓,𝑉   · ,𝑓,𝑘,𝑣,𝑤
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐶(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐷(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑄(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑅(𝑤)   𝑆(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑈(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐹(𝑥,𝑤,𝑣,𝑘)   𝐻(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐽(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐾(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐿(𝑥,𝑤,𝑣,𝑘)   𝑉(𝑤,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   0 (𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)

Proof of Theorem lcf1o
Dummy variables 𝑙 𝑢 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lcf1o.h . 2 𝐻 = (LHyp‘𝐾)
2 lcf1o.o . 2 = ((ocH‘𝐾)‘𝑊)
3 lcf1o.u . 2 𝑈 = ((DVecH‘𝐾)‘𝑊)
4 lcf1o.v . 2 𝑉 = (Base‘𝑈)
5 lcf1o.a . 2 + = (+g𝑈)
6 lcf1o.t . 2 · = ( ·𝑠𝑈)
7 lcf1o.s . 2 𝑆 = (Scalar‘𝑈)
8 lcf1o.r . 2 𝑅 = (Base‘𝑆)
9 lcf1o.z . 2 0 = (0g𝑈)
10 lcf1o.f . 2 𝐹 = (LFnl‘𝑈)
11 lcf1o.l . 2 𝐿 = (LKer‘𝑈)
12 lcf1o.d . 2 𝐷 = (LDual‘𝑈)
13 lcf1o.q . 2 𝑄 = (0g𝐷)
14 lcf1o.c . 2 𝐶 = {𝑓𝐹 ∣ ( ‘( ‘(𝐿𝑓))) = (𝐿𝑓)}
15 lcf1o.j . . 3 𝐽 = (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣𝑉 ↦ (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))))
16 oveq1 6556 . . . . . . . . . . 11 (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)))
1716eqeq2d 2620 . . . . . . . . . 10 (𝑤 = 𝑧 → (𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ 𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥))))
1817cbvrexv 3148 . . . . . . . . 9 (∃𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)))
19 oveq1 6556 . . . . . . . . . . . 12 (𝑘 = 𝑙 → (𝑘 · 𝑥) = (𝑙 · 𝑥))
2019oveq2d 6565 . . . . . . . . . . 11 (𝑘 = 𝑙 → (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))
2120eqeq2d 2620 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = 𝑙 → (𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ 𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2221rexbidv 3034 . . . . . . . . 9 (𝑘 = 𝑙 → (∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2318, 22syl5bb 271 . . . . . . . 8 (𝑘 = 𝑙 → (∃𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2423cbvriotav 6522 . . . . . . 7 (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))) = (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))
25 eqeq1 2614 . . . . . . . . 9 (𝑣 = 𝑢 → (𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ 𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2625rexbidv 3034 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑢 → (∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2726riotabidv 6513 . . . . . . 7 (𝑣 = 𝑢 → (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))) = (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2824, 27syl5eq 2656 . . . . . 6 (𝑣 = 𝑢 → (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))) = (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
2928cbvmptv 4678 . . . . 5 (𝑣𝑉 ↦ (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))) = (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
30 sneq 4135 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → {𝑥} = {𝑦})
3130fveq2d 6107 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → ( ‘{𝑥}) = ( ‘{𝑦}))
32 oveq2 6557 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝑦 → (𝑙 · 𝑥) = (𝑙 · 𝑦))
3332oveq2d 6565 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑦 → (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))
3433eqeq2d 2620 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ 𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
3531, 34rexeqbidv 3130 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
3635riotabidv 6513 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))) = (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
3736mpteq2dv 4673 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))) = (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
3829, 37syl5eq 2656 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝑣𝑉 ↦ (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))) = (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
3938cbvmptv 4678 . . 3 (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣𝑉 ↦ (𝑘𝑅𝑤 ∈ ( ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))))) = (𝑦 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
4015, 39eqtri 2632 . 2 𝐽 = (𝑦 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑢𝑉 ↦ (𝑙𝑅𝑧 ∈ ( ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
41 lcflo.k . 2 (𝜑 → (𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊𝐻))
421, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 40, 41lcfrlem9 35857 1 (𝜑𝐽:(𝑉 ∖ { 0 })–1-1-onto→(𝐶 ∖ {𝑄}))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∃wrex 2897  {crab 2900   ∖ cdif 3537  {csn 4125   ↦ cmpt 4643  –1-1-onto→wf1o 5803  ‘cfv 5804  ℩crio 6510  (class class class)co 6549  Basecbs 15695  +gcplusg 15768  Scalarcsca 15771   ·𝑠 cvsca 15772  0gc0g 15923  LFnlclfn 33362  LKerclk 33390  LDualcld 33428  HLchlt 33655  LHypclh 34288  DVecHcdvh 35385  ocHcoch 35654 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-riotaBAD 33257 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-fal 1481  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-iin 4458  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-of 6795  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-tpos 7239  df-undef 7286  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-oadd 7451  df-er 7629  df-map 7746  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-4 10958  df-5 10959  df-6 10960  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-fz 12198  df-struct 15697  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-mulr 15782  df-sca 15784  df-vsca 15785  df-0g 15925  df-preset 16751  df-poset 16769  df-plt 16781  df-lub 16797  df-glb 16798  df-join 16799  df-meet 16800  df-p0 16862  df-p1 16863  df-lat 16869  df-clat 16931  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-submnd 17159  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-sbg 17250  df-subg 17414  df-cntz 17573  df-lsm 17874  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-ring 18372  df-oppr 18446  df-dvdsr 18464  df-unit 18465  df-invr 18495  df-dvr 18506  df-drng 18572  df-lmod 18688  df-lss 18754  df-lsp 18793  df-lvec 18924  df-lsatoms 33281  df-lshyp 33282  df-lfl 33363  df-lkr 33391  df-ldual 33429  df-oposet 33481  df-ol 33483  df-oml 33484  df-covers 33571  df-ats 33572  df-atl 33603  df-cvlat 33627  df-hlat 33656  df-llines 33802  df-lplanes 33803  df-lvols 33804  df-lines 33805  df-psubsp 33807  df-pmap 33808  df-padd 34100  df-lhyp 34292  df-laut 34293  df-ldil 34408  df-ltrn 34409  df-trl 34464  df-tgrp 35049  df-tendo 35061  df-edring 35063  df-dveca 35309  df-disoa 35336  df-dvech 35386  df-dib 35446  df-dic 35480  df-dih 35536  df-doch 35655  df-djh 35702 This theorem is referenced by:  lcfrlem13  35862  hvmap1o  36070
 Copyright terms: Public domain W3C validator