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Theorem cdjreui

Description: A member of the sum of disjoint subspaces has a unique decomposition. Part of Lemma 5 of Holland p. 1520. (Contributed by NM, 20-May-2005) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses cdjreu.1 ⊢ A ∈ S ℋ
cdjreu.2 ⊢ B ∈ S ℋ
Assertion cdjreui ⊢ C ∈ A + ℋ B ∧ A ∩ B = 0 ℋ → ∃! x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cdjreu.1 ⊢ A ∈ S ℋ
2 cdjreu.2 ⊢ B ∈ S ℋ
3 1 2 shseli ⊢ C ∈ A + ℋ B ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y
4 3 biimpi ⊢ C ∈ A + ℋ B → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y
5 reeanv ⊢ ∃ y ∈ B ∃ w ∈ B C = x + ℎ y ∧ C = z + ℎ w ↔ ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w
6 eqtr2 ⊢ C = x + ℎ y ∧ C = z + ℎ w → x + ℎ y = z + ℎ w
7 1 sheli ⊢ x ∈ A → x ∈ ℋ
8 2 sheli ⊢ y ∈ B → y ∈ ℋ
9 7 8 anim12i ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B → x ∈ ℋ ∧ y ∈ ℋ
10 1 sheli ⊢ z ∈ A → z ∈ ℋ
11 2 sheli ⊢ w ∈ B → w ∈ ℋ
12 10 11 anim12i ⊢ z ∈ A ∧ w ∈ B → z ∈ ℋ ∧ w ∈ ℋ
13 hvaddsub4 ⊢ x ∈ ℋ ∧ y ∈ ℋ ∧ z ∈ ℋ ∧ w ∈ ℋ → x + ℎ y = z + ℎ w ↔ x - ℎ z = w - ℎ y
14 9 12 13 syl2an ⊢ x ∈ A ∧ y ∈ B ∧ z ∈ A ∧ w ∈ B → x + ℎ y = z + ℎ w ↔ x - ℎ z = w - ℎ y
15 14 an4s ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x + ℎ y = z + ℎ w ↔ x - ℎ z = w - ℎ y
16 15 adantll ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x + ℎ y = z + ℎ w ↔ x - ℎ z = w - ℎ y
17 shsubcl ⊢ B ∈ S ℋ ∧ w ∈ B ∧ y ∈ B → w - ℎ y ∈ B
18 2 17 mp3an1 ⊢ w ∈ B ∧ y ∈ B → w - ℎ y ∈ B
19 18 ancoms ⊢ y ∈ B ∧ w ∈ B → w - ℎ y ∈ B
20 eleq1 ⊢ x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ B ↔ w - ℎ y ∈ B
21 19 20 syl5ibrcom ⊢ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ B
22 21 adantl ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ B
23 shsubcl ⊢ A ∈ S ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A → x - ℎ z ∈ A
24 1 23 mp3an1 ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A → x - ℎ z ∈ A
25 24 adantr ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z ∈ A
26 22 25 jctild ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ A ∧ x - ℎ z ∈ B
27 26 adantll ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ A ∧ x - ℎ z ∈ B
28 elin ⊢ x - ℎ z ∈ A ∩ B ↔ x - ℎ z ∈ A ∧ x - ℎ z ∈ B
29 eleq2 ⊢ A ∩ B = 0 ℋ → x - ℎ z ∈ A ∩ B ↔ x - ℎ z ∈ 0 ℋ
30 28 29 bitr3id ⊢ A ∩ B = 0 ℋ → x - ℎ z ∈ A ∧ x - ℎ z ∈ B ↔ x - ℎ z ∈ 0 ℋ
31 30 ad2antrr ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z ∈ A ∧ x - ℎ z ∈ B ↔ x - ℎ z ∈ 0 ℋ
32 27 31 sylibd ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x - ℎ z ∈ 0 ℋ
33 elch0 ⊢ x - ℎ z ∈ 0 ℋ ↔ x - ℎ z = 0 ℎ
34 hvsubeq0 ⊢ x ∈ ℋ ∧ z ∈ ℋ → x - ℎ z = 0 ℎ ↔ x = z
35 33 34 bitrid ⊢ x ∈ ℋ ∧ z ∈ ℋ → x - ℎ z ∈ 0 ℋ ↔ x = z
36 7 10 35 syl2an ⊢ x ∈ A ∧ z ∈ A → x - ℎ z ∈ 0 ℋ ↔ x = z
37 36 ad2antlr ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z ∈ 0 ℋ ↔ x = z
38 32 37 sylibd ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x - ℎ z = w - ℎ y → x = z
39 16 38 sylbid ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → x + ℎ y = z + ℎ w → x = z
40 6 39 syl5 ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A ∧ y ∈ B ∧ w ∈ B → C = x + ℎ y ∧ C = z + ℎ w → x = z
41 40 rexlimdvva ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A → ∃ y ∈ B ∃ w ∈ B C = x + ℎ y ∧ C = z + ℎ w → x = z
42 5 41 biimtrrid ⊢ A ∩ B = 0 ℋ ∧ x ∈ A ∧ z ∈ A → ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w → x = z
43 42 ralrimivva ⊢ A ∩ B = 0 ℋ → ∀ x ∈ A ∀ z ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w → x = z
44 4 43 anim12i ⊢ C ∈ A + ℋ B ∧ A ∩ B = 0 ℋ → ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∀ x ∈ A ∀ z ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w → x = z
45 oveq1 ⊢ x = z → x + ℎ y = z + ℎ y
46 45 eqeq2d ⊢ x = z → C = x + ℎ y ↔ C = z + ℎ y
47 46 rexbidv ⊢ x = z → ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ↔ ∃ y ∈ B C = z + ℎ y
48 oveq2 ⊢ y = w → z + ℎ y = z + ℎ w
49 48 eqeq2d ⊢ y = w → C = z + ℎ y ↔ C = z + ℎ w
50 49 cbvrexvw ⊢ ∃ y ∈ B C = z + ℎ y ↔ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w
51 47 50 bitrdi ⊢ x = z → ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ↔ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w
52 51 reu4 ⊢ ∃! x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ↔ ∃ x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∀ x ∈ A ∀ z ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y ∧ ∃ w ∈ B C = z + ℎ w → x = z
53 44 52 sylibr ⊢ C ∈ A + ℋ B ∧ A ∩ B = 0 ℋ → ∃! x ∈ A ∃ y ∈ B C = x + ℎ y