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 40398
Description: Closure of the negative of a functional. (This is specialized for the purpose of proving ldualgrp 40469, 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 21194 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ LMod → 𝑅 ∈ Ring)
41, 3syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
5 ringgrp 20515 . . . . . 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 2763 . . . . . 6 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
13 lflnegcl.v . . . . . 6 𝑉 = (Base‘𝑊)
14 lflnegcl.f . . . . . 6 𝐹 = (LFnl‘𝑊)
152, 12, 13, 14lflcl 40387 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
168, 10, 11, 15syl3anc 1399 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
17 lflnegcl.i . . . . 5 𝐼 = (invg‘𝑅)
1812, 17grpinvcl 19248 . . . 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 7146 . 2 (𝜑 → 𝑁:𝑉⟶(Base‘𝑅))
22 ringabl 20561 . . . . . . . 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 40387 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
3127, 28, 29, 30syl3anc 1399 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
32 eqid 2763 . . . . . . . 8 (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
3312, 32ringcl 20528 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ (𝐺‘𝑦) ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦)) ∈ (Base‘𝑅))
3425, 26, 31, 33syl3anc 1399 . . . . . 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 40387 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑧) ∈ (Base‘𝑅))
3727, 28, 35, 36syl3anc 1399 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑧) ∈ (Base‘𝑅))
38 eqid 2763 . . . . . . 7 (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
3912, 38, 17ablinvadd 20072 . . . . . 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 1399 . . . . 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 2763 . . . . . . . 8 (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
42 eqid 2763 . . . . . . . 8 ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
4313, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14lfli 40384 . . . . . . 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 1410 . . . . . 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 6920 . . . . 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 20587 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑦))) = (𝐼‘(𝑘(.r‘𝑅)(𝐺‘𝑦))))
4746oveq1d 7466 . . . . 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 2808 . . . 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 21204 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
5027, 26, 29, 49syl3anc 1399 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
5113, 41lmodvacl 21201 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉) → ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) ∈ 𝑉)
5227, 50, 35, 51syl3anc 1399 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) ∈ 𝑉)
53 2fveq3 6921 . . . . . 6 (𝑥 = ((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧) → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))))
54 fvex 6929 . . . . . 6 (𝐼‘(𝐺‘((𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑦)(+g‘𝑊)𝑧))) ∈ V
5553, 20, 54fvmpt 7024 . . . . 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 6921 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘𝑦)))
58 fvex 6929 . . . . . . . 8 (𝐼‘(𝐺‘𝑦)) ∈ V
5957, 20, 58fvmpt 7024 . . . . . . 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 7467 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑘 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → (𝑘(.r‘𝑅)(𝑁‘𝑦)) = (𝑘(.r‘𝑅)(𝐼‘(𝐺‘𝑦))))
62 2fveq3 6921 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝐼‘(𝐺‘𝑥)) = (𝐼‘(𝐺‘𝑧)))
63 fvex 6929 . . . . . . 7 (𝐼‘(𝐺‘𝑧)) ∈ V
6462, 20, 63fvmpt 7024 . . . . . 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 7469 . . . 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 2808 . . 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 3212 . 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 40383 . . 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 2147  ∀wral 3080   ↦ cmpt 5192  ⟶wf 6562  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  Basecbs 17431  +gcplusg 17472  .rcmulr 17473  Scalarcsca 17475   ·𝑠 cvsca 17476  Grpcgrp 19194  invgcminusg 19195  Abelcabl 20046  Ringcrg 20510  LModclmod 21186  LFnlclfn 40380
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-map 8887  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-plusg 17486  df-0g 17662  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512  df-lmod 21188  df-lfl 40381
This theorem is used by:  ldualgrplem  40468
  Copyright terms: Public domain W3C validator