Theorem lflvscl 40114

Description: Closure of a scalar product with a functional. Note that this is the scalar product for a right vector space with the scalar after the vector; reversing these fails closure. (Contributed by NM, 9-Oct-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 22-Apr-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lflsccl.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
lflsccl.d	⊢ 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
lflsccl.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝐷)
lflsccl.t	⊢ · = (.r‘𝐷)
lflsccl.f	⊢ 𝐹 = (LFnl‘𝑊)
lflsccl.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
lflsccl.g	⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐹)
lflsccl.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝐾)

Assertion

Ref	Expression
lflvscl	⊢ (𝜑 → (𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅})) ∈ 𝐹)

Proof of Theorem lflvscl

Dummy variables 𝑥 𝑟 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lflsccl.v	. . 3 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑊))
3		eqidd 2762	. 2 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊))
4		lflsccl.d	. . 3 ⊢ 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
5	4	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐷 = (Scalar‘𝑊))
6		eqidd 2762	. 2 ⊢ (𝜑 → ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊))
7		lflsccl.k	. . 3 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝐷)
8	7	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐾 = (Base‘𝐷))
9		eqidd 2762	. 2 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝐷) = (+g‘𝐷))
10		lflsccl.t	. . 3 ⊢ · = (.r‘𝐷)
11	10	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → · = (.r‘𝐷))
12		lflsccl.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (LFnl‘𝑊)
13	12	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 = (LFnl‘𝑊))
14		lflsccl.w	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
15	4	lmodring 21136	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝐷 ∈ Ring)
16	14, 15	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ Ring)
17	7, 10	ringcl 20470	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ Ring ∧ 𝑥 ∈ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ 𝐾) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐾)
18	17	3expb 1138	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ Ring ∧ (𝑥 ∈ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ 𝐾)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐾)
19	16, 18	sylan 592	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐾 ∧ 𝑦 ∈ 𝐾)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐾)
20		lflsccl.g	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ 𝐹)
21	4, 7, 1, 12	lflf 40100	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹) → 𝐺:𝑉⟶𝐾)
22	14, 20, 21	syl2anc 596	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐺:𝑉⟶𝐾)
23		lflsccl.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝐾)
24		fconst6g 6769	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ 𝐾 → (𝑉 × {𝑅}):𝑉⟶𝐾)
25	23, 24	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑉 × {𝑅}):𝑉⟶𝐾)
26	1	fvexi 6897	. . . 4 ⊢ 𝑉 ∈ V
27	26	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ V)
28		inidm 4172	. . 3 ⊢ (𝑉 ∩ 𝑉) = 𝑉
29	19, 22, 25, 27, 27, 28	off 7709	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅})):𝑉⟶𝐾)
30	14	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝑊 ∈ LMod)
31	20	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝐺 ∈ 𝐹)
32		simpr1 1213	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝑟 ∈ 𝐾)
33		simpr2 1214	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝑥 ∈ 𝑉)
34		simpr3 1215	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝑦 ∈ 𝑉)
35		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
36		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
37		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝐷) = (+g‘𝐷)
38	1, 35, 4, 36, 7, 37, 10, 12	lfli 40098	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = ((𝑟 · (𝐺‘𝑥))(+g‘𝐷)(𝐺‘𝑦)))
39	30, 31, 32, 33, 34, 38	syl113anc 1409	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = ((𝑟 · (𝐺‘𝑥))(+g‘𝐷)(𝐺‘𝑦)))
40	39	oveq1d 7433	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) · 𝑅) = (((𝑟 · (𝐺‘𝑥))(+g‘𝐷)(𝐺‘𝑦)) · 𝑅))
41	16	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝐷 ∈ Ring)
42	4, 7, 1, 12	lflcl 40101	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) ∈ 𝐾)
43	30, 31, 33, 42	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑥) ∈ 𝐾)
44	7, 10	ringcl 20470	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ Ring ∧ 𝑟 ∈ 𝐾 ∧ (𝐺‘𝑥) ∈ 𝐾) → (𝑟 · (𝐺‘𝑥)) ∈ 𝐾)
45	41, 32, 43, 44	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝑟 · (𝐺‘𝑥)) ∈ 𝐾)
46	4, 7, 1, 12	lflcl 40101	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐺 ∈ 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑦) ∈ 𝐾)
47	30, 31, 34, 46	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝐺‘𝑦) ∈ 𝐾)
48	23	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → 𝑅 ∈ 𝐾)
49	7, 37, 10	ringdir 20483	. . . . 5 ⊢ ((𝐷 ∈ Ring ∧ ((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) ∈ 𝐾 ∧ (𝐺‘𝑦) ∈ 𝐾 ∧ 𝑅 ∈ 𝐾)) → (((𝑟 · (𝐺‘𝑥))(+g‘𝐷)(𝐺‘𝑦)) · 𝑅) = (((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) · 𝑅)(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)))
50	41, 45, 47, 48, 49	syl13anc 1399	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (((𝑟 · (𝐺‘𝑥))(+g‘𝐷)(𝐺‘𝑦)) · 𝑅) = (((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) · 𝑅)(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)))
51	7, 10	ringass 20473	. . . . . 6 ⊢ ((𝐷 ∈ Ring ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ (𝐺‘𝑥) ∈ 𝐾 ∧ 𝑅 ∈ 𝐾)) → ((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) · 𝑅) = (𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅)))
52	41, 32, 43, 48, 51	syl13anc 1399	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) · 𝑅) = (𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅)))
53	52	oveq1d 7433	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (((𝑟 · (𝐺‘𝑥)) · 𝑅)(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)) = ((𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅))(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)))
54	40, 50, 53	3eqtrd 2800	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) · 𝑅) = ((𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅))(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)))
55	1, 4, 36, 7	lmodvscl 21146	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥) ∈ 𝑉)
56	30, 32, 33, 55	syl3anc 1398	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥) ∈ 𝑉)
57	1, 35	lmodvacl 21143	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
58	30, 56, 34, 57	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉)
59	22	ffnd 6708	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 Fn 𝑉)
60		eqidd 2762	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉) → (𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = (𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)))
61	27, 23, 59, 60	ofc2 7720	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦) ∈ 𝑉) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = ((𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) · 𝑅))
62	58, 61	syldan 603	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = ((𝐺‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) · 𝑅))
63		eqidd 2762	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑥) = (𝐺‘𝑥))
64	27, 23, 59, 63	ofc2 7720	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑥) = ((𝐺‘𝑥) · 𝑅))
65	33, 64	syldan 603	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑥) = ((𝐺‘𝑥) · 𝑅))
66	65	oveq2d 7434	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝑟 · ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑥)) = (𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅)))
67		eqidd 2762	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝐺‘𝑦) = (𝐺‘𝑦))
68	27, 23, 59, 67	ofc2 7720	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑦) = ((𝐺‘𝑦) · 𝑅))
69	34, 68	syldan 603	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑦) = ((𝐺‘𝑦) · 𝑅))
70	66, 69	oveq12d 7436	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝑟 · ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑥))(+g‘𝐷)((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑦)) = ((𝑟 · ((𝐺‘𝑥) · 𝑅))(+g‘𝐷)((𝐺‘𝑦) · 𝑅)))
71	54, 62, 70	3eqtr4d 2806	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑟 ∈ 𝐾 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘((𝑟( ·𝑠 ‘𝑊)𝑥)(+g‘𝑊)𝑦)) = ((𝑟 · ((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑥))(+g‘𝐷)((𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅}))‘𝑦)))
72	2, 3, 5, 6, 8, 9, 11, 13, 29, 71, 14	islfld 40099	1 ⊢ (𝜑 → (𝐺 ∘f · (𝑉 × {𝑅})) ∈ 𝐹)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451  {csn 4584   × cxp 5649  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418   ∘_f cof 7689  Basecbs 17380  +_gcplusg 17421  ._rcmulr 17422  Scalarcsca 17424   ·_𝑠 cvsca 17425  Ringcrg 20452  LModclmod 21128  LFnlclfn 40094

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-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270

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-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 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-2nd 8000  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8710  df-map 8842  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329  df-2 12398  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-plusg 17434  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-grp 19140  df-mgp 20354  df-ring 20454  df-lmod 21130  df-lfl 40095

This theorem is used by:  lkrsc  40134  lfl1dim  40158  ldualvscl  40176  ldualvsass  40178