Theorem lcf1o 36840

Description: Define a function 𝐽 that provides a bijection from nonzero vectors 𝑉 to nonzero functionals with closed kernels 𝐶. (Contributed by NM, 22-Feb-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lcf1o.h	⊢ 𝐻 = (LHyp‘𝐾)
lcf1o.o	⊢ ⊥ = ((ocH‘𝐾)‘𝑊)
lcf1o.u	⊢ 𝑈 = ((DVecH‘𝐾)‘𝑊)
lcf1o.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑈)
lcf1o.a	⊢ + = (+g‘𝑈)
lcf1o.t	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑈)
lcf1o.s	⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑈)
lcf1o.r	⊢ 𝑅 = (Base‘𝑆)
lcf1o.z	⊢ 0 = (0g‘𝑈)
lcf1o.f	⊢ 𝐹 = (LFnl‘𝑈)
lcf1o.l	⊢ 𝐿 = (LKer‘𝑈)
lcf1o.d	⊢ 𝐷 = (LDual‘𝑈)
lcf1o.q	⊢ 𝑄 = (0g‘𝐷)
lcf1o.c	⊢ 𝐶 = {𝑓 ∈ 𝐹 ∣ ( ⊥ ‘( ⊥ ‘(𝐿‘𝑓))) = (𝐿‘𝑓)}
lcf1o.j	⊢ 𝐽 = (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))))
lcflo.k	⊢ (𝜑 → (𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊 ∈ 𝐻))

Assertion

Ref	Expression
lcf1o	⊢ (𝜑 → 𝐽:(𝑉 ∖ { 0 })–1-1-onto→(𝐶 ∖ {𝑄}))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑤, ⊥   𝑥, 0   𝑥,𝑣,𝑉   𝑥, ·   𝑣,𝑘,𝑤,𝑥, +   𝑥,𝑅   𝑓,𝑘,𝑣,𝑤,𝑥, +   ⊥ ,𝑓,𝑘,𝑣   𝑓,𝐿   𝑅,𝑓,𝑘,𝑣   𝑓,𝐹   𝑓,𝑉   · ,𝑓,𝑘,𝑣,𝑤

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐶(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐷(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑄(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑅(𝑤)   𝑆(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝑈(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐹(𝑥,𝑤,𝑣,𝑘)   𝐻(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐽(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐾(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   𝐿(𝑥,𝑤,𝑣,𝑘)   𝑉(𝑤,𝑘)   𝑊(𝑥,𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)   0 (𝑤,𝑣,𝑓,𝑘)

Proof of Theorem lcf1o

Dummy variables 𝑙 𝑢 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lcf1o.h	. 2 ⊢ 𝐻 = (LHyp‘𝐾)
2		lcf1o.o	. 2 ⊢ ⊥ = ((ocH‘𝐾)‘𝑊)
3		lcf1o.u	. 2 ⊢ 𝑈 = ((DVecH‘𝐾)‘𝑊)
4		lcf1o.v	. 2 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑈)
5		lcf1o.a	. 2 ⊢ + = (+g‘𝑈)
6		lcf1o.t	. 2 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑈)
7		lcf1o.s	. 2 ⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑈)
8		lcf1o.r	. 2 ⊢ 𝑅 = (Base‘𝑆)
9		lcf1o.z	. 2 ⊢ 0 = (0g‘𝑈)
10		lcf1o.f	. 2 ⊢ 𝐹 = (LFnl‘𝑈)
11		lcf1o.l	. 2 ⊢ 𝐿 = (LKer‘𝑈)
12		lcf1o.d	. 2 ⊢ 𝐷 = (LDual‘𝑈)
13		lcf1o.q	. 2 ⊢ 𝑄 = (0g‘𝐷)
14		lcf1o.c	. 2 ⊢ 𝐶 = {𝑓 ∈ 𝐹 ∣ ( ⊥ ‘( ⊥ ‘(𝐿‘𝑓))) = (𝐿‘𝑓)}
15		lcf1o.j	. . 3 ⊢ 𝐽 = (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))))
16		oveq1 6657	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)))
17	16	eqeq2d 2632	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑤 = 𝑧 → (𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ 𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥))))
18	17	cbvrexv 3172	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)))
19		oveq1 6657	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑘 = 𝑙 → (𝑘 · 𝑥) = (𝑙 · 𝑥))
20	19	oveq2d 6666	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑘 = 𝑙 → (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))
21	20	eqeq2d 2632	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑘 = 𝑙 → (𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ 𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
22	21	rexbidv 3052	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑘 = 𝑙 → (∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
23	18, 22	syl5bb 272	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑘 = 𝑙 → (∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
24	23	cbvriotav 6622	. . . . . . 7 ⊢ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))) = (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))
25		eqeq1 2626	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑣 = 𝑢 → (𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ 𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
26	25	rexbidv 3052	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = 𝑢 → (∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
27	26	riotabidv 6613	. . . . . . 7 ⊢ (𝑣 = 𝑢 → (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))) = (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
28	24, 27	syl5eq 2668	. . . . . 6 ⊢ (𝑣 = 𝑢 → (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))) = (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
29	28	cbvmptv 4750	. . . . 5 ⊢ (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))) = (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))))
30		sneq 4187	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → {𝑥} = {𝑦})
31	30	fveq2d 6195	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → ( ⊥ ‘{𝑥}) = ( ⊥ ‘{𝑦}))
32		oveq2 6658	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑙 · 𝑥) = (𝑙 · 𝑦))
33	32	oveq2d 6666	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))
34	33	eqeq2d 2632	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ 𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
35	31, 34	rexeqbidv 3153	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)) ↔ ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
36	35	riotabidv 6613	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥))) = (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦))))
37	36	mpteq2dv 4745	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑥)))) = (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
38	29, 37	syl5eq 2668	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥)))) = (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
39	38	cbvmptv 4750	. . 3 ⊢ (𝑥 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑘 ∈ 𝑅 ∃𝑤 ∈ ( ⊥ ‘{𝑥})𝑣 = (𝑤 + (𝑘 · 𝑥))))) = (𝑦 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
40	15, 39	eqtri 2644	. 2 ⊢ 𝐽 = (𝑦 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) ↦ (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ (℩𝑙 ∈ 𝑅 ∃𝑧 ∈ ( ⊥ ‘{𝑦})𝑢 = (𝑧 + (𝑙 · 𝑦)))))
41		lcflo.k	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐾 ∈ HL ∧ 𝑊 ∈ 𝐻))
42	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 40, 41	lcfrlem9 36839	1 ⊢ (𝜑 → 𝐽:(𝑉 ∖ { 0 })–1-1-onto→(𝐶 ∖ {𝑄}))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 384   = wceq 1483   ∈ wcel 1990  ∃wrex 2913  {crab 2916   ∖ cdif 3571  {csn 4177   ↦ cmpt 4729  –1-1-onto→wf1o 5887  ‘cfv 5888  ℩crio 6610  (class class class)co 6650  Basecbs 15857  +_gcplusg 15941  Scalarcsca 15944   ·_𝑠 cvsca 15945  0_gc0g 16100  LFnlclfn 34344  LKerclk 34372  LDualcld 34410  HLchlt 34637  LHypclh 35270  DVecHcdvh 36367  ocHcoch 36636

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-riotaBAD 34239

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-fal 1489  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-iin 4523  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-of 6897  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-tpos 7352  df-undef 7399  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-fz 12327  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-sca 15957  df-vsca 15958  df-0g 16102  df-preset 16928  df-poset 16946  df-plt 16958  df-lub 16974  df-glb 16975  df-join 16976  df-meet 16977  df-p0 17039  df-p1 17040  df-lat 17046  df-clat 17108  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-submnd 17336  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-sbg 17427  df-subg 17591  df-cntz 17750  df-lsm 18051  df-cmn 18195  df-abl 18196  df-mgp 18490  df-ur 18502  df-ring 18549  df-oppr 18623  df-dvdsr 18641  df-unit 18642  df-invr 18672  df-dvr 18683  df-drng 18749  df-lmod 18865  df-lss 18933  df-lsp 18972  df-lvec 19103  df-lsatoms 34263  df-lshyp 34264  df-lfl 34345  df-lkr 34373  df-ldual 34411  df-oposet 34463  df-ol 34465  df-oml 34466  df-covers 34553  df-ats 34554  df-atl 34585  df-cvlat 34609  df-hlat 34638  df-llines 34784  df-lplanes 34785  df-lvols 34786  df-lines 34787  df-psubsp 34789  df-pmap 34790  df-padd 35082  df-lhyp 35274  df-laut 35275  df-ldil 35390  df-ltrn 35391  df-trl 35446  df-tgrp 36031  df-tendo 36043  df-edring 36045  df-dveca 36291  df-disoa 36318  df-dvech 36368  df-dib 36428  df-dic 36462  df-dih 36518  df-doch 36637  df-djh 36684

This theorem is referenced by:  lcfrlem13  36844  hvmap1o  37052