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Theorem baerlem5amN

Description: An equality that holds when X , Y , Z are independent (non-colinear) vectors. Subtraction version of first equation of part (5) in Baer p. 46. TODO: This is the subtraction version, may not be needed. TODO: delete if baerlem5abmN is used. (Contributed by NM, 24-May-2015) (New usage is discouraged.)

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 ˙
baerlem5a.p ⊢ + ˙ = + W
Assertion baerlem5amN ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y

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 baerlem5a.p ⊢ + ˙ = + W
13 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
14 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
15 eqid ⊢ inv g ⁡ W = inv g ⁡ W
16 1 12 15 2 grpsubval ⊢ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y - ˙ Z = Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
17 13 14 16 syl2anc ⊢ φ → Y - ˙ Z = Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
18 17 oveq2d ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ Z = X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
19 18 sneqd ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ Z = X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
20 19 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
21 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
22 6 21 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
23 1 15 lmodvnegcl ⊢ W ∈ LMod ∧ Z ∈ V → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V
24 22 14 23 syl2anc ⊢ φ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V
25 eqid ⊢ LSubSp ⁡ W = LSubSp ⁡ W
26 1 25 5 22 13 14 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ Y Z ∈ LSubSp ⁡ W
27 3 25 22 26 7 8 lssneln0 ⊢ φ → X ∈ V ∖ 0 ˙
28 1 5 6 7 13 14 8 lspindpi ⊢ φ → N ⁡ X ≠ N ⁡ Y ∧ N ⁡ X ≠ N ⁡ Z
29 28 simpld ⊢ φ → N ⁡ X ≠ N ⁡ Y
30 1 3 5 6 27 13 29 lspsnne1 ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y
31 9 necomd ⊢ φ → N ⁡ Z ≠ N ⁡ Y
32 1 3 5 6 11 13 31 lspsnne1 ⊢ φ → ¬ Z ∈ N ⁡ Y
33 1 5 6 7 14 13 32 8 lspexchn2 ⊢ φ → ¬ Z ∈ N ⁡ Y X
34 lmodgrp ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Grp
35 6 21 34 3syl ⊢ φ → W ∈ Grp
36 35 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → W ∈ Grp
37 14 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → Z ∈ V
38 1 15 grpinvinv ⊢ W ∈ Grp ∧ Z ∈ V → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = Z
39 36 37 38 syl2anc ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = Z
40 22 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → W ∈ LMod
41 1 25 5 22 13 7 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W
42 41 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W
43 simpr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
44 25 15 lssvnegcl ⊢ W ∈ LMod ∧ N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
45 40 42 43 44 syl3anc ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
46 39 45 eqeltrrd ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → Z ∈ N ⁡ Y X
47 33 46 mtand ⊢ φ → ¬ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
48 1 5 6 24 7 13 30 47 lspexchn2 ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y inv g ⁡ W ⁡ Z
49 1 15 5 lspsnneg ⊢ W ∈ LMod ∧ Z ∈ V → N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Z
50 22 14 49 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Z
51 9 50 neeqtrrd ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z
52 1 3 15 grpinvnzcl ⊢ W ∈ Grp ∧ Z ∈ V ∖ 0 ˙ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V ∖ 0 ˙
53 35 11 52 syl2anc ⊢ φ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V ∖ 0 ˙
54 1 2 3 4 5 6 7 48 51 10 53 12 baerlem5a ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
55 50 oveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
56 1 12 2 15 35 7 14 grpsubinv ⊢ φ → X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = X + ˙ Z
57 56 sneqd ⊢ φ → X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = X + ˙ Z
58 57 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ X + ˙ Z
59 58 oveq1d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y = N ⁡ X + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
60 55 59 ineq12d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
61 20 54 60 3eqtrd ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y