Metamath Proof Explorer


Theorem baerlem5alem1

Description: Lemma for baerlem5a . (Contributed by NM, 13-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
baerlem5a.a1 ⊢ φ → a ∈ B
baerlem5a.b1 ⊢ φ → b ∈ B
baerlem5a.d1 ⊢ φ → d ∈ B
baerlem5a.e1 ⊢ φ → e ∈ B
baerlem5a.j1 ⊢ φ → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
baerlem5a.j2 ⊢ φ → j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
Assertion baerlem5alem1 ⊢ φ → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ 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 baerlem5a.a1 ⊢ φ → a ∈ B
21 baerlem5a.b1 ⊢ φ → b ∈ B
22 baerlem5a.d1 ⊢ φ → d ∈ B
23 baerlem5a.e1 ⊢ φ → e ∈ B
24 baerlem5a.j1 ⊢ φ → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
25 baerlem5a.j2 ⊢ φ → j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
26 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
27 6 26 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
28 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
29 1 13 14 15 2 27 20 7 28 lmodsubdi ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ Y = a · ˙ X - ˙ a · ˙ Y
30 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ a ∈ B ∧ X ∈ V → a · ˙ X ∈ V
31 27 20 7 30 syl3anc ⊢ φ → a · ˙ X ∈ V
32 1 12 2 13 14 15 19 27 20 31 28 lmodsubvs ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ a · ˙ Y = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y
33 29 32 eqtrd ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ Y = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y
34 33 oveq1d ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
35 14 lmodring ⊢ W ∈ LMod → R ∈ Ring
36 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
37 27 35 36 3syl ⊢ φ → R ∈ Grp
38 15 19 grpinvcl ⊢ R ∈ Grp ∧ a ∈ B → I ⁡ a ∈ B
39 37 20 38 syl2anc ⊢ φ → I ⁡ a ∈ B
40 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ I ⁡ a ∈ B ∧ Y ∈ V → I ⁡ a · ˙ Y ∈ V
41 27 39 28 40 syl3anc ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y ∈ V
42 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
43 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ b ∈ B ∧ Z ∈ V → b · ˙ Z ∈ V
44 27 21 42 43 syl3anc ⊢ φ → b · ˙ Z ∈ V
45 1 12 lmodass ⊢ W ∈ LMod ∧ a · ˙ X ∈ V ∧ I ⁡ a · ˙ Y ∈ V ∧ b · ˙ Z ∈ V → a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
46 27 31 41 44 45 syl13anc ⊢ φ → a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
47 24 34 46 3eqtrd ⊢ φ → j = a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
48 1 12 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y + ˙ Z ∈ V
49 27 28 42 48 syl3anc ⊢ φ → Y + ˙ Z ∈ V
50 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ a ∈ B ∧ Y + ˙ Z ∈ V → a · ˙ Y + ˙ Z ∈ V
51 27 20 49 50 syl3anc ⊢ φ → a · ˙ Y + ˙ Z ∈ V
52 eqid ⊢ inv g ⁡ W = inv g ⁡ W
53 1 12 52 2 grpsubval ⊢ a · ˙ X ∈ V ∧ a · ˙ Y + ˙ Z ∈ V → a · ˙ X - ˙ a · ˙ Y + ˙ Z = a · ˙ X + ˙ inv g ⁡ W ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z
54 31 51 53 syl2anc ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ a · ˙ Y + ˙ Z = a · ˙ X + ˙ inv g ⁡ W ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z
55 1 13 14 15 2 27 20 7 49 lmodsubdi ⊢ φ → a · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z = a · ˙ X - ˙ a · ˙ Y + ˙ Z
56 1 12 14 13 15 lmodvsdi ⊢ W ∈ LMod ∧ I ⁡ a ∈ B ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z = I ⁡ a · ˙ Y + ˙ I ⁡ a · ˙ Z
57 27 39 28 42 56 syl13anc ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z = I ⁡ a · ˙ Y + ˙ I ⁡ a · ˙ Z
58 1 14 13 52 15 19 27 49 20 lmodvsneg ⊢ φ → inv g ⁡ W ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z = I ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z
59 15 19 grpinvcl ⊢ R ∈ Grp ∧ d ∈ B → I ⁡ d ∈ B
60 37 22 59 syl2anc ⊢ φ → I ⁡ d ∈ B
61 eqid ⊢ LSubSp ⁡ W = LSubSp ⁡ W
62 1 61 5 27 28 42 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ Y Z ∈ LSubSp ⁡ W
63 1 12 13 14 15 5 27 39 21 28 42 lsppreli ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∈ N ⁡ Y Z
64 1 12 13 14 15 5 27 23 60 28 42 lsppreli ⊢ φ → e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z ∈ N ⁡ Y Z
65 1 13 14 15 2 27 22 7 42 lmodsubdi ⊢ φ → d · ˙ X - ˙ Z = d · ˙ X - ˙ d · ˙ Z
66 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ d ∈ B ∧ X ∈ V → d · ˙ X ∈ V
67 27 22 7 66 syl3anc ⊢ φ → d · ˙ X ∈ V
68 1 12 2 13 14 15 19 27 22 67 42 lmodsubvs ⊢ φ → d · ˙ X - ˙ d · ˙ Z = d · ˙ X + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
69 65 68 eqtrd ⊢ φ → d · ˙ X - ˙ Z = d · ˙ X + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
70 69 oveq1d ⊢ φ → d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y = d · ˙ X + ˙ I ⁡ d · ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
71 lmodabl ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Abel
72 6 26 71 3syl ⊢ φ → W ∈ Abel
73 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ I ⁡ d ∈ B ∧ Z ∈ V → I ⁡ d · ˙ Z ∈ V
74 27 60 42 73 syl3anc ⊢ φ → I ⁡ d · ˙ Z ∈ V
75 1 14 13 15 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ e ∈ B ∧ Y ∈ V → e · ˙ Y ∈ V
76 27 23 28 75 syl3anc ⊢ φ → e · ˙ Y ∈ V
77 1 12 72 67 74 76 abl32 ⊢ φ → d · ˙ X + ˙ I ⁡ d · ˙ Z + ˙ e · ˙ Y = d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
78 1 12 lmodass ⊢ W ∈ LMod ∧ d · ˙ X ∈ V ∧ e · ˙ Y ∈ V ∧ I ⁡ d · ˙ Z ∈ V → d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z = d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
79 27 67 76 74 78 syl13anc ⊢ φ → d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z = d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
80 70 77 79 3eqtrd ⊢ φ → d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y = d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
81 25 47 80 3eqtr3d ⊢ φ → a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = d · ˙ X + ˙ e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
82 1 12 14 15 13 61 6 62 7 8 63 64 20 22 81 lvecindp ⊢ φ → a = d ∧ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
83 82 simprd ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = e · ˙ Y + ˙ I ⁡ d · ˙ Z
84 1 12 14 15 13 3 5 6 10 11 39 21 23 60 9 83 lvecindp2 ⊢ φ → I ⁡ a = e ∧ b = I ⁡ d
85 84 simprd ⊢ φ → b = I ⁡ d
86 82 simpld ⊢ φ → a = d
87 86 fveq2d ⊢ φ → I ⁡ a = I ⁡ d
88 85 87 eqtr4d ⊢ φ → b = I ⁡ a
89 88 oveq1d ⊢ φ → b · ˙ Z = I ⁡ a · ˙ Z
90 89 oveq2d ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = I ⁡ a · ˙ Y + ˙ I ⁡ a · ˙ Z
91 57 58 90 3eqtr4rd ⊢ φ → I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = inv g ⁡ W ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z
92 91 oveq2d ⊢ φ → a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = a · ˙ X + ˙ inv g ⁡ W ⁡ a · ˙ Y + ˙ Z
93 54 55 92 3eqtr4rd ⊢ φ → a · ˙ X + ˙ I ⁡ a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z
94 47 93 eqtrd ⊢ φ → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z