Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem6

Description: Lemma for lcfr . Closure of vector sum with colinear vectors. TODO: Move down N definition so top hypotheses can be shared. (Contributed by NM, 10-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfrlem6.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
lcfrlem6.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
lcfrlem6.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
lcfrlem6.p ⊢ + ˙ = + U
lcfrlem6.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
lcfrlem6.l ⊢ L = LKer ⁡ U
lcfrlem6.d ⊢ D = LDual ⁡ U
lcfrlem6.q ⊢ Q = LSubSp ⁡ D
lcfrlem6.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
lcfrlem6.g ⊢ φ → G ∈ Q
lcfrlem6.e ⊢ E = ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
lcfrlem6.x ⊢ φ → X ∈ E
lcfrlem6.y ⊢ φ → Y ∈ E
lcfrlem6.en ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y
Assertion lcfrlem6 ⊢ φ → X + ˙ Y ∈ E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfrlem6.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 lcfrlem6.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
3 lcfrlem6.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
4 lcfrlem6.p ⊢ + ˙ = + U
5 lcfrlem6.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
6 lcfrlem6.l ⊢ L = LKer ⁡ U
7 lcfrlem6.d ⊢ D = LDual ⁡ U
8 lcfrlem6.q ⊢ Q = LSubSp ⁡ D
9 lcfrlem6.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
10 lcfrlem6.g ⊢ φ → G ∈ Q
11 lcfrlem6.e ⊢ E = ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
12 lcfrlem6.x ⊢ φ → X ∈ E
13 lcfrlem6.y ⊢ φ → Y ∈ E
14 lcfrlem6.en ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y
15 12 11 eleqtrdi ⊢ φ → X ∈ ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
16 eliun ⊢ X ∈ ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ↔ ∃ g ∈ G X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
17 15 16 sylib ⊢ φ → ∃ g ∈ G X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
18 1 3 9 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
19 18 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → U ∈ LMod
20 19 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → U ∈ LMod
21 9 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → K ∈ HL ∧ W ∈ H
22 eqid ⊢ Base U = Base U
23 eqid ⊢ LFnl ⁡ U = LFnl ⁡ U
24 eqid ⊢ Base D = Base D
25 24 8 lssel ⊢ G ∈ Q ∧ g ∈ G → g ∈ Base D
26 10 25 sylan ⊢ φ ∧ g ∈ G → g ∈ Base D
27 23 7 24 18 ldualvbase ⊢ φ → Base D = LFnl ⁡ U
28 27 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → Base D = LFnl ⁡ U
29 26 28 eleqtrd ⊢ φ ∧ g ∈ G → g ∈ LFnl ⁡ U
30 22 23 6 19 29 lkrssv ⊢ φ ∧ g ∈ G → L ⁡ g ⊆ Base U
31 eqid ⊢ LSubSp ⁡ U = LSubSp ⁡ U
32 1 3 22 31 2 dochlss ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ L ⁡ g ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ∈ LSubSp ⁡ U
33 21 30 32 syl2anc ⊢ φ ∧ g ∈ G → ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ∈ LSubSp ⁡ U
34 33 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ∈ LSubSp ⁡ U
35 simpr ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
36 14 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → N ⁡ X = N ⁡ Y
37 36 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → N ⁡ X = N ⁡ Y
38 simpr ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
39 37 38 eqsstrrd ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → N ⁡ Y ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
40 39 ex ⊢ φ ∧ g ∈ G → N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → N ⁡ Y ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
41 1 2 3 22 6 7 8 11 9 10 12 lcfrlem4 ⊢ φ → X ∈ Base U
42 41 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → X ∈ Base U
43 22 31 5 19 33 42 ellspsn5b ⊢ φ ∧ g ∈ G → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ↔ N ⁡ X ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
44 1 2 3 22 6 7 8 11 9 10 13 lcfrlem4 ⊢ φ → Y ∈ Base U
45 44 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ G → Y ∈ Base U
46 22 31 5 19 33 45 ellspsn5b ⊢ φ ∧ g ∈ G → Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ↔ N ⁡ Y ⊆ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
47 40 43 46 3imtr4d ⊢ φ ∧ g ∈ G → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
48 47 imp ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
49 4 31 lssvacl ⊢ U ∈ LMod ∧ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ∈ LSubSp ⁡ U ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ∧ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
50 20 34 35 48 49 syl22anc ⊢ φ ∧ g ∈ G ∧ X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
51 50 ex ⊢ φ ∧ g ∈ G → X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
52 51 reximdva ⊢ φ → ∃ g ∈ G X ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g → ∃ g ∈ G X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
53 17 52 mpd ⊢ φ → ∃ g ∈ G X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
54 eliun ⊢ X + ˙ Y ∈ ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g ↔ ∃ g ∈ G X + ˙ Y ∈ ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
55 53 54 sylibr ⊢ φ → X + ˙ Y ∈ ⋃ g ∈ G ⊥ ˙ ⁡ L ⁡ g
56 55 11 eleqtrrdi ⊢ φ → X + ˙ Y ∈ E