Theorem lshpkr 36868

Description: The kernel of functional 𝐺 is the hyperplane defining it. (Contributed by NM, 17-Jul-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
lshpkr.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
lshpkr.a	⊢ + = (+g‘𝑊)
lshpkr.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lshpkr.p	⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
lshpkr.h	⊢ 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
lshpkr.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
lshpkr.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐻)
lshpkr.z	⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑉)
lshpkr.e	⊢ (𝜑 → (𝑈 ⊕ (𝑁‘{𝑍})) = 𝑉)
lshpkr.d	⊢ 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
lshpkr.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝐷)
lshpkr.t	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
lshpkr.g	⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝐾 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
lshpkr.l	⊢ 𝐿 = (LKer‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
lshpkr	⊢ (𝜑 → (𝐿‘𝐺) = 𝑈)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑘,𝑦, +   𝑘,𝐾,𝑥   𝑈,𝑘,𝑥,𝑦   𝐷,𝑘   · ,𝑘,𝑥,𝑦   𝑘,𝑍,𝑥,𝑦   𝑥,𝑉

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐷(𝑥,𝑦)   ⊕ (𝑥,𝑦,𝑘)   𝐺(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐻(𝑥,𝑦,𝑘)   𝐾(𝑦)   𝐿(𝑥,𝑦,𝑘)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑘)   𝑉(𝑦,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑘)

Proof of Theorem lshpkr

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lshpkr.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
2		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ (LFnl‘𝑊) = (LFnl‘𝑊)
3		lshpkr.l	. . . . 5 ⊢ 𝐿 = (LKer‘𝑊)
4		lshpkr.w	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
5		lveclmod 20143	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
6	4, 5	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
7		lshpkr.a	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝑊)
8		lshpkr.n	. . . . . 6 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
9		lshpkr.p	. . . . . 6 ⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
10		lshpkr.h	. . . . . 6 ⊢ 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
11		lshpkr.u	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐻)
12		lshpkr.z	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑉)
13		lshpkr.e	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ⊕ (𝑁‘{𝑍})) = 𝑉)
14		lshpkr.d	. . . . . 6 ⊢ 𝐷 = (Scalar‘𝑊)
15		lshpkr.k	. . . . . 6 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝐷)
16		lshpkr.t	. . . . . 6 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
17		lshpkr.g	. . . . . 6 ⊢ 𝐺 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝐾 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑥 = (𝑦 + (𝑘 · 𝑍))))
18	1, 7, 8, 9, 10, 4, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 2	lshpkrcl 36867	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐺 ∈ (LFnl‘𝑊))
19	1, 2, 3, 6, 18	lkrssv 36847	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐿‘𝐺) ⊆ 𝑉)
20	19	sseld 3900	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) → 𝑣 ∈ 𝑉))
21		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (LSubSp‘𝑊) = (LSubSp‘𝑊)
22	21, 10, 6, 11	lshplss 36732	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
23	1, 21	lssel 19974	. . . . 5 ⊢ ((𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊) ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝑣 ∈ 𝑉)
24	22, 23	sylan 583	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈) → 𝑣 ∈ 𝑉)
25	24	ex 416	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ 𝑈 → 𝑣 ∈ 𝑉))
26		eqid 2737	. . . . . . . 8 ⊢ (0g‘𝐷) = (0g‘𝐷)
27	1, 14, 26, 2, 3	ellkr 36840	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝐺 ∈ (LFnl‘𝑊)) → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ (𝑣 ∈ 𝑉 ∧ (𝐺‘𝑣) = (0g‘𝐷))))
28	4, 18, 27	syl2anc 587	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ (𝑣 ∈ 𝑉 ∧ (𝐺‘𝑣) = (0g‘𝐷))))
29	28	baibd 543	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ (𝐺‘𝑣) = (0g‘𝐷)))
30	4	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑊 ∈ LVec)
31	11	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑈 ∈ 𝐻)
32	12	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑍 ∈ 𝑉)
33		simpr 488	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑣 ∈ 𝑉)
34	13	adantr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝑈 ⊕ (𝑁‘{𝑍})) = 𝑉)
35	1, 7, 8, 9, 10, 30, 31, 32, 33, 34, 14, 15, 16, 26, 17	lshpkrlem1 36861	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝑣 ∈ 𝑈 ↔ (𝐺‘𝑣) = (0g‘𝐷)))
36	29, 35	bitr4d 285	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ 𝑣 ∈ 𝑈))
37	36	ex 416	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ 𝑉 → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ 𝑣 ∈ 𝑈)))
38	20, 25, 37	pm5.21ndd 384	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝐿‘𝐺) ↔ 𝑣 ∈ 𝑈))
39	38	eqrdv 2735	1 ⊢ (𝜑 → (𝐿‘𝐺) = 𝑈)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1543   ∈ wcel 2110  ∃wrex 3062  {csn 4541   ↦ cmpt 5135  ‘cfv 6380  ℩crio 7169  (class class class)co 7213  Basecbs 16760  +_gcplusg 16802  Scalarcsca 16805   ·_𝑠 cvsca 16806  0_gc0g 16944  LSSumclsm 19023  LModclmod 19899  LSubSpclss 19968  LSpanclspn 20008  LVecclvec 20139  LSHypclsh 36726  LFnlclfn 36808  LKerclk 36836

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-tpos 7968  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-er 8391  df-map 8510  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-nn 11831  df-2 11893  df-3 11894  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-mulr 16816  df-0g 16946  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-submnd 18219  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-sbg 18370  df-subg 18540  df-cntz 18711  df-lsm 19025  df-cmn 19172  df-abl 19173  df-mgp 19505  df-ur 19517  df-ring 19564  df-oppr 19641  df-dvdsr 19659  df-unit 19660  df-invr 19690  df-drng 19769  df-lmod 19901  df-lss 19969  df-lsp 20009  df-lvec 20140  df-lshyp 36728  df-lfl 36809  df-lkr 36837

This theorem is referenced by:  lshpkrex  36869  dochsnkr2  39224