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Theorem dihatlat

Description: The isomorphism H of an atom is a 1-dim subspace. (Contributed by NM, 28-Apr-2014)

Ref Expression
Hypotheses dihatlat.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
dihatlat.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
dihatlat.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
dihatlat.i ⊢ I = DIsoH ⁡ K ⁡ W
dihatlat.l ⊢ L = LSAtoms ⁡ U
Assertion dihatlat ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A → I ⁡ Q ∈ L

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dihatlat.a ⊢ A = Atoms ⁡ K
2 dihatlat.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
3 dihatlat.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
4 dihatlat.i ⊢ I = DIsoH ⁡ K ⁡ W
5 dihatlat.l ⊢ L = LSAtoms ⁡ U
6 eqid ⊢ Base K = Base K
7 eqid ⊢ ≤ K = ≤ K
8 eqid ⊢ LTrn ⁡ K ⁡ W = LTrn ⁡ K ⁡ W
9 eqid ⊢ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
10 eqid ⊢ LSpan ⁡ U = LSpan ⁡ U
11 6 7 1 2 8 9 3 4 10 dih1dimb2 ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W → ∃ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
12 11 anassrs ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W → ∃ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
13 simp3rr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
14 simp1l ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → K ∈ HL ∧ W ∈ H
15 2 3 14 dvhlmod ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → U ∈ LMod
16 simp3l ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W
17 eqid ⊢ TEndo ⁡ K ⁡ W = TEndo ⁡ K ⁡ W
18 6 2 8 17 9 tendo0cl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H → f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W
19 14 18 syl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W
20 eqid ⊢ Base U = Base U
21 2 8 17 3 20 dvhelvbasei ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W → g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ Base U
22 14 16 19 21 syl12anc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ Base U
23 simp3rl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → g ≠ I ↾ Base K
24 23 neneqd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → ¬ g = I ↾ Base K
25 24 intnanrd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → ¬ g = I ↾ Base K ∧ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
26 vex ⊢ g ∈ V
27 fvex ⊢ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ V
28 27 mptex ⊢ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ V
29 26 28 opth ⊢ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K = I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ↔ g = I ↾ Base K ∧ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
30 29 necon3abii ⊢ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ≠ I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ↔ ¬ g = I ↾ Base K ∧ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
31 25 30 sylibr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ≠ I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
32 eqid ⊢ 0 U = 0 U
33 6 2 8 3 32 9 dvh0g ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H → 0 U = I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
34 14 33 syl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → 0 U = I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
35 31 34 neeqtrrd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ≠ 0 U
36 20 10 32 5 lsatlspsn2 ⊢ U ∈ LMod ∧ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ Base U ∧ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ L
37 15 22 35 36 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ∈ L
38 13 37 eqeltrd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → I ⁡ Q ∈ L
39 38 3expa ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W ∧ g ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ g ≠ I ↾ Base K ∧ I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ g f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K → I ⁡ Q ∈ L
40 12 39 rexlimddv ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ Q ≤ K W → I ⁡ Q ∈ L
41 eqid ⊢ oc ⁡ K ⁡ W = oc ⁡ K ⁡ W
42 eqid ⊢ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q = ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q
43 7 1 2 41 8 4 3 10 42 dih1dimc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W
44 43 anassrs ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → I ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W
45 simpll ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → K ∈ HL ∧ W ∈ H
46 2 3 45 dvhlmod ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → U ∈ LMod
47 eqid ⊢ oc ⁡ K = oc ⁡ K
48 7 47 1 2 lhpocnel ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H → oc ⁡ K ⁡ W ∈ A ∧ ¬ oc ⁡ K ⁡ W ≤ K W
49 48 ad2antrr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → oc ⁡ K ⁡ W ∈ A ∧ ¬ oc ⁡ K ⁡ W ≤ K W
50 simplr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → Q ∈ A
51 simpr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ¬ Q ≤ K W
52 7 1 2 8 42 ltrniotacl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ oc ⁡ K ⁡ W ∈ A ∧ ¬ oc ⁡ K ⁡ W ≤ K W ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W
53 45 49 50 51 52 syl112anc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W
54 2 8 17 tendoidcl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H → I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W
55 54 ad2antrr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W
56 2 8 17 3 20 dvhelvbasei ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ∧ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ TEndo ⁡ K ⁡ W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ Base U
57 45 53 55 56 syl12anc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ Base U
58 6 2 8 17 9 tendo1ne0 ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H → I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
59 58 ad2antrr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
60 59 neneqd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ¬ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
61 60 intnand ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ¬ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q = I ↾ Base K ∧ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
62 riotaex ⊢ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q ∈ V
63 resiexg ⊢ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ V → I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ V
64 27 63 ax-mp ⊢ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ V
65 62 64 opth ⊢ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W = I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ↔ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q = I ↾ Base K ∧ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
66 65 necon3abii ⊢ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K ↔ ¬ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q = I ↾ Base K ∧ I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W = f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
67 61 66 sylibr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
68 33 ad2antrr ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → 0 U = I ↾ Base K f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W ⟼ I ↾ Base K
69 67 68 neeqtrrd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ 0 U
70 20 10 32 5 lsatlspsn2 ⊢ U ∈ LMod ∧ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ Base U ∧ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ L
71 46 57 69 70 syl3anc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → LSpan ⁡ U ⁡ ι f ∈ LTrn ⁡ K ⁡ W | f ⁡ oc ⁡ K ⁡ W = Q I ↾ LTrn ⁡ K ⁡ W ∈ L
72 44 71 eqeltrd ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A ∧ ¬ Q ≤ K W → I ⁡ Q ∈ L
73 40 72 pm2.61dan ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ∈ A → I ⁡ Q ∈ L