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Theorem lflnegcl 29562
Description: Closure of the negative of a functional. (This is specialized for the purpose of proving ldualgrp 29633, 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  =  ( inv g `  R )
lflnegcl.n  |-  N  =  ( x  e.  V  |->  ( I `  ( G `  x )
) )
lflnegcl.f  |-  F  =  (LFnl `  W )
lflnegcl.w  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
lflnegcl.g  |-  ( ph  ->  G  e.  F )
Assertion
Ref Expression
lflnegcl  |-  ( ph  ->  N  e.  F )
Distinct variable groups:    x, G    x, I    x, R    x, V    x, W    ph, 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  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
2 lflnegcl.r . . . . . . . 8  |-  R  =  (Scalar `  W )
32lmodrng 15917 . . . . . . 7  |-  ( W  e.  LMod  ->  R  e. 
Ring )
41, 3syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  R  e.  Ring )
5 rnggrp 15628 . . . . . 6  |-  ( R  e.  Ring  ->  R  e. 
Grp )
64, 5syl 16 . . . . 5  |-  ( ph  ->  R  e.  Grp )
76adantr 452 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  R  e.  Grp )
81adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  W  e.  LMod )
9 lflnegcl.g . . . . . 6  |-  ( ph  ->  G  e.  F )
109adantr 452 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  G  e.  F )
11 simpr 448 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  x  e.  V )
12 eqid 2408 . . . . . 6  |-  ( Base `  R )  =  (
Base `  R )
13 lflnegcl.v . . . . . 6  |-  V  =  ( Base `  W
)
14 lflnegcl.f . . . . . 6  |-  F  =  (LFnl `  W )
152, 12, 13, 14lflcl 29551 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  x  e.  V )  ->  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )
168, 10, 11, 15syl3anc 1184 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )
17 lflnegcl.i . . . . 5  |-  I  =  ( inv g `  R )
1812, 17grpinvcl 14809 . . . 4  |-  ( ( R  e.  Grp  /\  ( G `  x )  e.  ( Base `  R
) )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  e.  ( Base `  R
) )
197, 16, 18syl2anc 643 . . 3  |-  ( (
ph  /\  x  e.  V )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  e.  ( Base `  R
) )
20 lflnegcl.n . . 3  |-  N  =  ( x  e.  V  |->  ( I `  ( G `  x )
) )
2119, 20fmptd 5856 . 2  |-  ( ph  ->  N : V --> ( Base `  R ) )
22 rngabl 15652 . . . . . . . 8  |-  ( R  e.  Ring  ->  R  e. 
Abel )
234, 22syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  R  e.  Abel )
2423adantr 452 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  R  e.  Abel )
254adantr 452 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  R  e.  Ring )
26 simpr1 963 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  k  e.  ( Base `  R
) )
271adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  W  e.  LMod )
289adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  G  e.  F )
29 simpr2 964 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  y  e.  V )
302, 12, 13, 14lflcl 29551 . . . . . . . 8  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  y  e.  V )  ->  ( G `  y )  e.  ( Base `  R
) )
3127, 28, 29, 30syl3anc 1184 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  y )  e.  ( Base `  R
) )
32 eqid 2408 . . . . . . . 8  |-  ( .r
`  R )  =  ( .r `  R
)
3312, 32rngcl 15636 . . . . . . 7  |-  ( ( R  e.  Ring  /\  k  e.  ( Base `  R
)  /\  ( G `  y )  e.  (
Base `  R )
)  ->  ( k
( .r `  R
) ( G `  y ) )  e.  ( Base `  R
) )
3425, 26, 31, 33syl3anc 1184 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) )  e.  ( Base `  R
) )
35 simpr3 965 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  z  e.  V )
362, 12, 13, 14lflcl 29551 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  z  e.  V )  ->  ( G `  z )  e.  ( Base `  R
) )
3727, 28, 35, 36syl3anc 1184 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  z )  e.  ( Base `  R
) )
38 eqid 2408 . . . . . . 7  |-  ( +g  `  R )  =  ( +g  `  R )
3912, 38, 17ablinvadd 15393 . . . . . 6  |-  ( ( R  e.  Abel  /\  (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) )  e.  ( Base `  R
)  /\  ( G `  z )  e.  (
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 1184 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
I `  ( (
k ( .r `  R ) ( G `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( G `  z ) ) )  =  ( ( I `
 ( k ( .r `  R ) ( G `  y
) ) ) ( +g  `  R ) ( I `  ( G `  z )
) ) )
41 eqid 2408 . . . . . . . 8  |-  ( +g  `  W )  =  ( +g  `  W )
42 eqid 2408 . . . . . . . 8  |-  ( .s
`  W )  =  ( .s `  W
)
4313, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14lfli 29548 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  G  e.  F  /\  (
k  e.  ( Base `  R )  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V ) )  -> 
( G `  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( G `  y ) ) ( +g  `  R ) ( G `  z
) ) )
4427, 28, 26, 29, 35, 43syl113anc 1196 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( G `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( G `  y ) ) ( +g  `  R ) ( G `  z
) ) )
4544fveq2d 5695 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  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, 31rngmneg2 15665 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( I `
 ( G `  y ) ) )  =  ( I `  ( k ( .r
`  R ) ( G `  y ) ) ) )
4746oveq1d 6059 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  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 2450 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  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 15926 . . . . . . 7  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V )  ->  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V )
5027, 26, 29, 49syl3anc 1184 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V )
5113, 41lmodvacl 15923 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  (
k ( .s `  W ) y )  e.  V  /\  z  e.  V )  ->  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V )
5227, 50, 35, 51syl3anc 1184 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V )
53 fveq2 5691 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( ( k ( .s `  W
) y ) ( +g  `  W ) z )  ->  ( G `  x )  =  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )
5453fveq2d 5695 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( ( k ( .s `  W
) y ) ( +g  `  W ) z )  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) ) ) )
55 fvex 5705 . . . . . 6  |-  ( I `
 ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) )  e.  _V
5654, 20, 55fvmpt 5769 . . . . 5  |-  ( ( ( k ( .s
`  W ) y ) ( +g  `  W
) z )  e.  V  ->  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( I `
 ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) ) ) )
5752, 56syl 16 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( I `  ( G `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) ) ) )
58 fveq2 5691 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  y  ->  ( G `  x )  =  ( G `  y ) )
5958fveq2d 5695 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  y  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  y )
) )
60 fvex 5705 . . . . . . . 8  |-  ( I `
 ( G `  y ) )  e. 
_V
6159, 20, 60fvmpt 5769 . . . . . . 7  |-  ( y  e.  V  ->  ( N `  y )  =  ( I `  ( G `  y ) ) )
6229, 61syl 16 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  y )  =  ( I `  ( G `  y ) ) )
6362oveq2d 6060 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
k ( .r `  R ) ( N `
 y ) )  =  ( k ( .r `  R ) ( I `  ( G `  y )
) ) )
64 fveq2 5691 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  z  ->  ( G `  x )  =  ( G `  z ) )
6564fveq2d 5695 . . . . . . 7  |-  ( x  =  z  ->  (
I `  ( G `  x ) )  =  ( I `  ( G `  z )
) )
66 fvex 5705 . . . . . . 7  |-  ( I `
 ( G `  z ) )  e. 
_V
6765, 20, 66fvmpt 5769 . . . . . 6  |-  ( z  e.  V  ->  ( N `  z )  =  ( I `  ( G `  z ) ) )
6835, 67syl 16 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  z )  =  ( I `  ( G `  z ) ) )
6963, 68oveq12d 6062 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  (
( k ( .r
`  R ) ( N `  y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( I `  ( G `  y )
) ) ( +g  `  R ) ( I `
 ( G `  z ) ) ) )
7048, 57, 693eqtr4d 2450 . . 3  |-  ( (
ph  /\  ( k  e.  ( Base `  R
)  /\  y  e.  V  /\  z  e.  V
) )  ->  ( N `  ( (
k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( N `  y ) ) ( +g  `  R ) ( N `  z
) ) )
7170ralrimivvva 2763 . 2  |-  ( ph  ->  A. k  e.  (
Base `  R ) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W
) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R
) ( N `  y ) ) ( +g  `  R ) ( N `  z
) ) )
7213, 41, 2, 42, 12, 38, 32, 14islfl 29547 . . 3  |-  ( W  e.  LMod  ->  ( N  e.  F  <->  ( N : V --> ( Base `  R
)  /\  A. k  e.  ( Base `  R
) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( N `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) ) ) ) )
731, 72syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  ( N  e.  F  <->  ( N : V --> ( Base `  R )  /\  A. k  e.  ( Base `  R ) A. y  e.  V  A. z  e.  V  ( N `  ( ( k ( .s `  W ) y ) ( +g  `  W ) z ) )  =  ( ( k ( .r `  R ) ( N `
 y ) ) ( +g  `  R
) ( N `  z ) ) ) ) )
7421, 71, 73mpbir2and 889 1  |-  ( ph  ->  N  e.  F )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1649    e. wcel 1721   A.wral 2670    e. cmpt 4230   -->wf 5413   ` cfv 5417  (class class class)co 6044   Basecbs 13428   +g cplusg 13488   .rcmulr 13489  Scalarcsca 13491   .scvsca 13492   Grpcgrp 14644   inv gcminusg 14645   Abelcabel 15372   Ringcrg 15619   LModclmod 15909  LFnlclfn 29544
This theorem is referenced by:  ldualgrplem  29632
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2389  ax-rep 4284  ax-sep 4294  ax-nul 4302  ax-pow 4341  ax-pr 4367  ax-un 4664  ax-cnex 9006  ax-resscn 9007  ax-1cn 9008  ax-icn 9009  ax-addcl 9010  ax-addrcl 9011  ax-mulcl 9012  ax-mulrcl 9013  ax-mulcom 9014  ax-addass 9015  ax-mulass 9016  ax-distr 9017  ax-i2m1 9018  ax-1ne0 9019  ax-1rid 9020  ax-rnegex 9021  ax-rrecex 9022  ax-cnre 9023  ax-pre-lttri 9024  ax-pre-lttrn 9025  ax-pre-ltadd 9026  ax-pre-mulgt0 9027
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2262  df-mo 2263  df-clab 2395  df-cleq 2401  df-clel 2404  df-nfc 2533  df-ne 2573  df-nel 2574  df-ral 2675  df-rex 2676  df-reu 2677  df-rmo 2678  df-rab 2679  df-v 2922  df-sbc 3126  df-csb 3216  df-dif 3287  df-un 3289  df-in 3291  df-ss 3298  df-pss 3300  df-nul 3593  df-if 3704  df-pw 3765  df-sn 3784  df-pr 3785  df-tp 3786  df-op 3787  df-uni 3980  df-iun 4059  df-br 4177  df-opab 4231  df-mpt 4232  df-tr 4267  df-eprel 4458  df-id 4462  df-po 4467  df-so 4468  df-fr 4505  df-we 4507  df-ord 4548  df-on 4549  df-lim 4550  df-suc 4551  df-om 4809  df-xp 4847  df-rel 4848  df-cnv 4849  df-co 4850  df-dm 4851  df-rn 4852  df-res 4853  df-ima 4854  df-iota 5381  df-fun 5419  df-fn 5420  df-f 5421  df-f1 5422  df-fo 5423  df-f1o 5424  df-fv 5425  df-ov 6047  df-oprab 6048  df-mpt2 6049  df-riota 6512  df-recs 6596  df-rdg 6631  df-er 6868  df-map 6983  df-en 7073  df-dom 7074  df-sdom 7075  df-pnf 9082  df-mnf 9083  df-xr 9084  df-ltxr 9085  df-le 9086  df-sub 9253  df-neg 9254  df-nn 9961  df-2 10018  df-ndx 13431  df-slot 13432  df-base 13433  df-sets 13434  df-plusg 13501  df-0g 13686  df-mnd 14649  df-grp 14771  df-minusg 14772  df-cmn 15373  df-abl 15374  df-mgp 15608  df-rng 15622  df-ur 15624  df-lmod 15911  df-lfl 29545
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