Metamath Proof Explorer


Theorem baerlem3lem2

Description: Lemma for baerlem3 . (Contributed by NM, 9-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses baerlem3.v ⊢ V = Base W
baerlem3.m ⊢ - ˙ = - W
baerlem3.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
baerlem3.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
baerlem3.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
baerlem3.w ⊢ φ → W ∈ LVec
baerlem3.x ⊢ φ → X ∈ V
baerlem3.c ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
baerlem3.d ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
baerlem3.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
baerlem3.z ⊢ φ → Z ∈ V ∖ 0 ˙
baerlem3.p ⊢ + ˙ = + W
baerlem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
baerlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
baerlem3.b ⊢ B = Base R
baerlem3.a ⊢ ⨣ ˙ = + R
baerlem3.l ⊢ L = - R
baerlem3.q ⊢ Q = 0 R
baerlem3.i ⊢ I = inv g ⁡ R
Assertion baerlem3lem2 ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 baerlem3.v ⊢ V = Base W
2 baerlem3.m ⊢ - ˙ = - W
3 baerlem3.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
4 baerlem3.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
5 baerlem3.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
6 baerlem3.w ⊢ φ → W ∈ LVec
7 baerlem3.x ⊢ φ → X ∈ V
8 baerlem3.c ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
9 baerlem3.d ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
10 baerlem3.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
11 baerlem3.z ⊢ φ → Z ∈ V ∖ 0 ˙
12 baerlem3.p ⊢ + ˙ = + W
13 baerlem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
14 baerlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
15 baerlem3.b ⊢ B = Base R
16 baerlem3.a ⊢ ⨣ ˙ = + R
17 baerlem3.l ⊢ L = - R
18 baerlem3.q ⊢ Q = 0 R
19 baerlem3.i ⊢ I = inv g ⁡ R
20 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
21 6 20 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
22 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
23 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
24 1 2 4 5 lspsntrim ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → N ⁡ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
25 21 22 23 24 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
26 1 2 5 21 22 23 lspsnsub ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ Z - ˙ Y
27 lmodabl ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Abel
28 21 27 syl ⊢ φ → W ∈ Abel
29 1 2 28 7 22 23 ablnnncan1 ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z = Z - ˙ Y
30 29 sneqd ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z = Z - ˙ Y
31 30 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z = N ⁡ Z - ˙ Y
32 26 31 eqtr4d ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z
33 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X - ˙ Y ∈ V
34 21 7 22 33 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Y ∈ V
35 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Z ∈ V → X - ˙ Z ∈ V
36 21 7 23 35 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Z ∈ V
37 1 2 4 5 lspsntrim ⊢ W ∈ LMod ∧ X - ˙ Y ∈ V ∧ X - ˙ Z ∈ V → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z
38 21 34 36 37 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ X - ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z
39 32 38 eqsstrd ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z
40 25 39 ssind ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z
41 elin ⊢ j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z ↔ j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z
42 1 12 14 15 13 4 5 21 22 23 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
43 1 12 14 15 13 4 5 21 34 36 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z ↔ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z
44 42 43 anbi12d ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z
45 41 44 bitrid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z
46 simp11 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → φ
47 46 6 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → W ∈ LVec
48 46 7 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → X ∈ V
49 46 8 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
50 46 9 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
51 46 10 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → Y ∈ V ∖ 0 ˙
52 46 11 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → Z ∈ V ∖ 0 ˙
53 simp12l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → a ∈ B
54 simp12r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → b ∈ B
55 simp2l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → d ∈ B
56 simp2r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → e ∈ B
57 simp13 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
58 simp3 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z
59 1 2 3 4 5 47 48 49 50 51 52 12 13 14 15 16 17 18 19 53 54 55 56 57 58 baerlem3lem1 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j = a · ˙ Y - ˙ Z
60 46 21 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → W ∈ LMod
61 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y - ˙ Z ∈ V
62 21 22 23 61 syl3anc ⊢ φ → Y - ˙ Z ∈ V
63 46 62 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → Y - ˙ Z ∈ V
64 1 13 14 15 5 60 53 63 ellspsni ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → a · ˙ Y - ˙ Z ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
65 59 64 eqeltrd ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
66 65 3exp ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → d ∈ B ∧ e ∈ B → j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
67 66 rexlimdvv ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
68 67 3exp ⊢ φ → a ∈ B ∧ b ∈ B → j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
69 68 rexlimdvv ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
70 69 impd ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ e · ˙ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
71 45 70 sylbid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z → j ∈ N ⁡ Y - ˙ Z
72 71 ssrdv ⊢ φ → N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z ⊆ N ⁡ Y - ˙ Z
73 40 72 eqssd ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ X - ˙ Z