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Theorem dvh3dim2

Description: There is a vector that is outside of 2 spans with a common vector. (Contributed by NM, 13-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvh3dim.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
dvh3dim.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
dvh3dim.v ⊢ V = Base U
dvh3dim.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
dvh3dim.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
dvh3dim.x ⊢ φ → X ∈ V
dvh3dim.y ⊢ φ → Y ∈ V
dvh3dim2.z ⊢ φ → Z ∈ V
Assertion dvh3dim2 ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvh3dim.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 dvh3dim.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
3 dvh3dim.v ⊢ V = Base U
4 dvh3dim.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
5 dvh3dim.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
6 dvh3dim.x ⊢ φ → X ∈ V
7 dvh3dim.y ⊢ φ → Y ∈ V
8 dvh3dim2.z ⊢ φ → Z ∈ V
9 1 2 3 4 5 6 8 dvh3dim ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z
10 9 adantr ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z
11 eqid ⊢ LSubSp ⁡ U = LSubSp ⁡ U
12 1 2 5 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
13 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → U ∈ LMod
14 3 11 4 12 6 8 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ X Z ∈ LSubSp ⁡ U
15 14 ad2antrr ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → N ⁡ X Z ∈ LSubSp ⁡ U
16 3 4 12 6 8 lspprid1 ⊢ φ → X ∈ N ⁡ X Z
17 16 ad2antrr ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → X ∈ N ⁡ X Z
18 simplr ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → Y ∈ N ⁡ X Z
19 11 4 13 15 17 18 lspprss ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → N ⁡ X Y ⊆ N ⁡ X Z
20 19 ssneld ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → ¬ z ∈ N ⁡ X Z → ¬ z ∈ N ⁡ X Y
21 20 ancrd ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ z ∈ V → ¬ z ∈ N ⁡ X Z → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
22 21 reximdva ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
23 10 22 mpd ⊢ φ ∧ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
24 1 2 3 4 5 6 7 dvh3dim ⊢ φ → ∃ w ∈ V ¬ w ∈ N ⁡ X Y
25 24 adantr ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ w ∈ V ¬ w ∈ N ⁡ X Y
26 simpl1l ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → φ
27 26 12 syl ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → U ∈ LMod
28 simpl2 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → w ∈ V
29 26 7 syl ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → Y ∈ V
30 eqid ⊢ + U = + U
31 3 30 lmodvacl ⊢ U ∈ LMod ∧ w ∈ V ∧ Y ∈ V → w + U Y ∈ V
32 27 28 29 31 syl3anc ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → w + U Y ∈ V
33 3 11 4 12 6 7 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ X Y ∈ LSubSp ⁡ U
34 26 33 syl ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → N ⁡ X Y ∈ LSubSp ⁡ U
35 3 4 12 6 7 lspprid2 ⊢ φ → Y ∈ N ⁡ X Y
36 26 35 syl ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → Y ∈ N ⁡ X Y
37 simpl3 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ w ∈ N ⁡ X Y
38 3 30 11 27 34 36 28 37 lssvancl2 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Y
39 26 14 syl ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → N ⁡ X Z ∈ LSubSp ⁡ U
40 simpr ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → w ∈ N ⁡ X Z
41 simpl1r ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ Y ∈ N ⁡ X Z
42 3 30 11 27 39 40 29 41 lssvancl1 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Z
43 eleq1 ⊢ z = w + U Y → z ∈ N ⁡ X Y ↔ w + U Y ∈ N ⁡ X Y
44 43 notbid ⊢ z = w + U Y → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ↔ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Y
45 eleq1 ⊢ z = w + U Y → z ∈ N ⁡ X Z ↔ w + U Y ∈ N ⁡ X Z
46 45 notbid ⊢ z = w + U Y → ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Z
47 44 46 anbi12d ⊢ z = w + U Y → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Z
48 47 rspcev ⊢ w + U Y ∈ V ∧ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w + U Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
49 32 38 42 48 syl12anc ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ w ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
50 simpl2 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z → w ∈ V
51 simpl3 ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ w ∈ N ⁡ X Y
52 simpr ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z → ¬ w ∈ N ⁡ X Z
53 eleq1 ⊢ z = w → z ∈ N ⁡ X Y ↔ w ∈ N ⁡ X Y
54 53 notbid ⊢ z = w → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ↔ ¬ w ∈ N ⁡ X Y
55 eleq1 ⊢ z = w → z ∈ N ⁡ X Z ↔ w ∈ N ⁡ X Z
56 55 notbid ⊢ z = w → ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ¬ w ∈ N ⁡ X Z
57 54 56 anbi12d ⊢ z = w → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z
58 57 rspcev ⊢ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
59 50 51 52 58 syl12anc ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
60 49 59 pm2.61dan ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z ∧ w ∈ V ∧ ¬ w ∈ N ⁡ X Y → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
61 60 rexlimdv3a ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ w ∈ V ¬ w ∈ N ⁡ X Y → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
62 25 61 mpd ⊢ φ ∧ ¬ Y ∈ N ⁡ X Z → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z
63 23 62 pm2.61dan ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ∧ ¬ z ∈ N ⁡ X Z