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

Theorem lflnegcl 40132
Description: Closure of the negative of a functional. (This is specialized for the purpose of proving ldualgrp 40203, 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 ∈ 𝑉 ↦ (𝐼‘(𝐺‘𝑥)))
lflnegcl.f 𝐹 = (LFnl‘𝑊)
lflnegcl.w (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
lflnegcl.g (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐹)
Assertion
Ref Expression
lflnegcl (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐹)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐺   𝑥,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥,𝑉   𝑥,𝑊   𝜑,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 (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
2 lflnegcl.r . . . . . . . 8 𝑅 = (Scalar‘𝑊)
32lmodring 21143 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ LMod → 𝑅 ∈ Ring)
41, 3syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
5 ringgrp 20464 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
64, 5syl 18 . . . . 5 (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp)
76adantr 486 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝑅 ∈ Grp)
81adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝑊 ∈ LMod)
9 lflnegcl.g . . . . . 6 (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐹)
109adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝐺 ∈ 𝐹)
11 simpr 490 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝑥 ∈ 𝑉)
12 eqid 2761 . . . . . 6 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
13 lflnegcl.v . . . . . 6 𝑉 = (Base‘𝑊)
14 lflnegcl.f . . . . . 6 𝐹 = (LFnl‘𝑊)
152, 12, 13, 14lflcl 40121 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
168, 10, 11, 15syl3anc 1398 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
17 lflnegcl.i . . . . 5 𝐼 = (invg‘𝑅)
1812, 17grpinvcl 19198 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝐺‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) ∈ (Base‘𝑅))
197, 16, 18syl2anc 596 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) ∈ (Base‘𝑅))
20 lflnegcl.n . . 3 𝑁 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ (𝐼‘(𝐺‘𝑥)))
2119, 20fmptd 7114 . 2 (𝜑 → 𝑁:𝑉⟶(Base‘𝑅))
22 ringabl 20510 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Abel)
234, 22syl 18 . . . . . . 7 (𝜑 → 𝑅 ∈ Abel)
2423adantr 486 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑅 ∈ Abel)
254adantr 486 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑅 ∈ Ring)
26 simpr1 1213 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑘 ∈ (Base‘𝑅))
271adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑊 ∈ LMod)
289adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝐺 ∈ 𝐹)
29 simpr2 1214 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑦 ∈ 𝑉)
302, 12, 13, 14lflcl 40121 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
3127, 28, 29, 30syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
32 eqid 2761 . . . . . . . 8 (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
3312, 32ringcl 20477 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
3425, 26, 31, 33syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
35 simpr3 1215 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑧 ∈ 𝑉)
362, 12, 13, 14lflcl 40121 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑧) ∈ (Base‘𝑅))
3727, 28, 35, 36syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑧) ∈ (Base‘𝑅))
38 eqid 2761 . . . . . . 7 (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
3912, 38, 17ablinvadd 20021 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Abel ∧ (𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦)) ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝐺‘𝑧) ∈ (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 1398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐼‘((𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝐺‘𝑧))) = ((𝐼‘(𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦)))(+g‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑧))))
41 eqid 2761 . . . . . . . 8 (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
42 eqid 2761 . . . . . . . 8 ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
4313, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14lfli 40118 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝐺‘𝑧)))
4427, 28, 26, 29, 35, 43syl113anc 1409 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝐺‘𝑧)))
4544fveq2d 6889 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 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, 31ringmneg2 20536 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑦))) = (𝐼‘(𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦))))
4746oveq1d 7435 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 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 2806 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 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 21153 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
5027, 26, 29, 49syl3anc 1398 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
5113, 41lmodvacl 21150 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) ∈ 𝑉)
5227, 50, 35, 51syl3anc 1398 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) ∈ 𝑉)
53 2fveq3 6890 . . . . . 6 (𝑥 = ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))))
54 fvex 6898 . . . . . 6 (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))) ∈ V
5553, 20, 54fvmpt 6993 . . . . 5 (((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) ∈ 𝑉 → (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))))
5652, 55syl 18 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))))
57 2fveq3 6890 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘𝑦)))
58 fvex 6898 . . . . . . . 8 (𝐼‘(𝐺‘𝑦)) ∈ V
5957, 20, 58fvmpt 6993 . . . . . . 7 (𝑦 ∈ 𝑉 → (𝑁‘𝑦) = (𝐼‘(𝐺‘𝑦)))
6029, 59syl 18 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑁‘𝑦) = (𝐼‘(𝐺‘𝑦)))
6160oveq2d 7436 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦)) = (𝑘(.r‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑦))))
62 2fveq3 6890 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘𝑧)))
63 fvex 6898 . . . . . . 7 (𝐼‘(𝐺‘𝑧)) ∈ V
6462, 20, 63fvmpt 6993 . . . . . 6 (𝑧 ∈ 𝑉 → (𝑁‘𝑧) = (𝐼‘(𝐺‘𝑧)))
6535, 64syl 18 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑁‘𝑧) = (𝐼‘(𝐺‘𝑧)))
6661, 65oveq12d 7438 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝑁‘𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑦)))(+g‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑧))))
6748, 56, 663eqtr4d 2806 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝑁‘𝑧)))
6867ralrimivvva 3209 . 2 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (Base‘𝑅)∀𝑦 ∈ 𝑉 ∀𝑧 ∈ 𝑉 (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝑁‘𝑧)))
6913, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14islfl 40117 . . 3 (𝑊 ∈ LMod → (𝑁 ∈ 𝐹 ↔ (𝑁:𝑉⟶(Base‘𝑅) ∧ ∀𝑘 ∈ (Base‘𝑅)∀𝑦 ∈ 𝑉 ∀𝑧 ∈ 𝑉 (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝑁‘𝑧)))))
701, 69syl 18 . 2 (𝜑 → (𝑁 ∈ 𝐹 ↔ (𝑁:𝑉⟶(Base‘𝑅) ∧ ∀𝑘 ∈ (Base‘𝑅)∀𝑦 ∈ 𝑉 ∀𝑧 ∈ 𝑉 (𝑁‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧)) = ((𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦))(+g‘𝑅)(𝑁‘𝑧)))))
7121, 68, 70mpbir2and 726 1 (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝐹)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  Basecbs 17387  +gcplusg 17428  .rcmulr 17429  Scalarcsca 17431   ·𝑠 cvsca 17432  Grpcgrp 19144  invgcminusg 19145  Abelcabl 19995  Ringcrg 20459  LModclmod 21135  LFnlclfn 40114
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-2 12405  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-plusg 17441  df-0g 17612  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-mgp 20361  df-rng 20375  df-ur 20408  df-ring 20461  df-lmod 21137  df-lfl 40115
This theorem is used by:  ldualgrplem  40202
  Copyright terms: Public domain W3C validator