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Theorem dvh4dimN

Description: There is a vector that is outside the span of 3 others. (Contributed by NM, 22-May-2015) (New usage is discouraged.)

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 dvh4dimN ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y 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 7 8 dvh3dim ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ Y Z
10 9 adantr ⊢ φ ∧ X = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ Y Z
11 eqid ⊢ 0 U = 0 U
12 1 2 5 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
13 prssi ⊢ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y Z ⊆ V
14 7 8 13 syl2anc ⊢ φ → Y Z ⊆ V
15 3 11 4 12 14 lspun0 ⊢ φ → N ⁡ Y Z ∪ 0 U = N ⁡ Y Z
16 tprot ⊢ 0 U Y Z = Y Z 0 U
17 df-tp ⊢ Y Z 0 U = Y Z ∪ 0 U
18 16 17 eqtr2i ⊢ Y Z ∪ 0 U = 0 U Y Z
19 tpeq1 ⊢ X = 0 U → X Y Z = 0 U Y Z
20 18 19 eqtr4id ⊢ X = 0 U → Y Z ∪ 0 U = X Y Z
21 20 fveq2d ⊢ X = 0 U → N ⁡ Y Z ∪ 0 U = N ⁡ X Y Z
22 15 21 sylan9req ⊢ φ ∧ X = 0 U → N ⁡ Y Z = N ⁡ X Y Z
23 22 eleq2d ⊢ φ ∧ X = 0 U → z ∈ N ⁡ Y Z ↔ z ∈ N ⁡ X Y Z
24 23 notbid ⊢ φ ∧ X = 0 U → ¬ z ∈ N ⁡ Y Z ↔ ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
25 24 rexbidv ⊢ φ ∧ X = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ Y Z ↔ ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
26 10 25 mpbid ⊢ φ ∧ X = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
27 1 2 3 4 5 6 8 dvh3dim ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z
28 27 adantr ⊢ φ ∧ Y = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z
29 prssi ⊢ X ∈ V ∧ Z ∈ V → X Z ⊆ V
30 6 8 29 syl2anc ⊢ φ → X Z ⊆ V
31 3 11 4 12 30 lspun0 ⊢ φ → N ⁡ X Z ∪ 0 U = N ⁡ X Z
32 df-tp ⊢ X Z 0 U = X Z ∪ 0 U
33 tpcomb ⊢ X Z 0 U = X 0 U Z
34 32 33 eqtr3i ⊢ X Z ∪ 0 U = X 0 U Z
35 tpeq2 ⊢ Y = 0 U → X Y Z = X 0 U Z
36 34 35 eqtr4id ⊢ Y = 0 U → X Z ∪ 0 U = X Y Z
37 36 fveq2d ⊢ Y = 0 U → N ⁡ X Z ∪ 0 U = N ⁡ X Y Z
38 31 37 sylan9req ⊢ φ ∧ Y = 0 U → N ⁡ X Z = N ⁡ X Y Z
39 38 eleq2d ⊢ φ ∧ Y = 0 U → z ∈ N ⁡ X Z ↔ z ∈ N ⁡ X Y Z
40 39 notbid ⊢ φ ∧ Y = 0 U → ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
41 40 rexbidv ⊢ φ ∧ Y = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Z ↔ ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
42 28 41 mpbid ⊢ φ ∧ Y = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
43 1 2 3 4 5 6 7 dvh3dim ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y
44 43 adantr ⊢ φ ∧ Z = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y
45 prssi ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X Y ⊆ V
46 6 7 45 syl2anc ⊢ φ → X Y ⊆ V
47 3 11 4 12 46 lspun0 ⊢ φ → N ⁡ X Y ∪ 0 U = N ⁡ X Y
48 tpeq3 ⊢ Z = 0 U → X Y Z = X Y 0 U
49 df-tp ⊢ X Y 0 U = X Y ∪ 0 U
50 48 49 eqtr2di ⊢ Z = 0 U → X Y ∪ 0 U = X Y Z
51 50 fveq2d ⊢ Z = 0 U → N ⁡ X Y ∪ 0 U = N ⁡ X Y Z
52 47 51 sylan9req ⊢ φ ∧ Z = 0 U → N ⁡ X Y = N ⁡ X Y Z
53 52 eleq2d ⊢ φ ∧ Z = 0 U → z ∈ N ⁡ X Y ↔ z ∈ N ⁡ X Y Z
54 53 notbid ⊢ φ ∧ Z = 0 U → ¬ z ∈ N ⁡ X Y ↔ ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
55 54 rexbidv ⊢ φ ∧ Z = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y ↔ ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
56 44 55 mpbid ⊢ φ ∧ Z = 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
57 5 adantr ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → K ∈ HL ∧ W ∈ H
58 6 adantr ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → X ∈ V
59 7 adantr ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → Y ∈ V
60 8 adantr ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → Z ∈ V
61 simpr1 ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → X ≠ 0 U
62 simpr2 ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → Y ≠ 0 U
63 simpr3 ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → Z ≠ 0 U
64 1 2 3 4 57 58 59 60 11 61 62 63 dvh4dimlem ⊢ φ ∧ X ≠ 0 U ∧ Y ≠ 0 U ∧ Z ≠ 0 U → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z
65 26 42 56 64 pm2.61da3ne ⊢ φ → ∃ z ∈ V ¬ z ∈ N ⁡ X Y Z