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Theorem lsatfixedN

Description: Show equality with the span of the sum of two vectors, one of which ( X ) is fixed in advance. Compare lspfixed . (Contributed by NM, 29-May-2015) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses lsatfixed.v ⊢ V = Base W
lsatfixed.p ⊢ + ˙ = + W
lsatfixed.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
lsatfixed.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
lsatfixed.a ⊢ A = LSAtoms ⁡ W
lsatfixed.w ⊢ φ → W ∈ LVec
lsatfixed.q ⊢ φ → Q ∈ A
lsatfixed.x ⊢ φ → X ∈ V
lsatfixed.y ⊢ φ → Y ∈ V
lsatfixed.e ⊢ φ → Q ≠ N ⁡ X
lsatfixed.f ⊢ φ → Q ≠ N ⁡ Y
lsatfixed.g ⊢ φ → Q ⊆ N ⁡ X Y
Assertion lsatfixedN ⊢ φ → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ X + ˙ z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lsatfixed.v ⊢ V = Base W
2 lsatfixed.p ⊢ + ˙ = + W
3 lsatfixed.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
4 lsatfixed.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
5 lsatfixed.a ⊢ A = LSAtoms ⁡ W
6 lsatfixed.w ⊢ φ → W ∈ LVec
7 lsatfixed.q ⊢ φ → Q ∈ A
8 lsatfixed.x ⊢ φ → X ∈ V
9 lsatfixed.y ⊢ φ → Y ∈ V
10 lsatfixed.e ⊢ φ → Q ≠ N ⁡ X
11 lsatfixed.f ⊢ φ → Q ≠ N ⁡ Y
12 lsatfixed.g ⊢ φ → Q ⊆ N ⁡ X Y
13 1 4 3 5 islsat ⊢ W ∈ LVec → Q ∈ A ↔ ∃ w ∈ V ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ w
14 6 13 syl ⊢ φ → Q ∈ A ↔ ∃ w ∈ V ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ w
15 7 14 mpbid ⊢ φ → ∃ w ∈ V ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ w
16 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → W ∈ LVec
17 8 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → X ∈ V
18 9 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → Y ∈ V
19 simp2 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → w ∈ V ∖ 0 ˙
20 simp3 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → Q = N ⁡ w
21 20 eqcomd ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ w = Q
22 10 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → Q ≠ N ⁡ X
23 21 22 eqnetrd ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ w ≠ N ⁡ X
24 1 3 4 16 19 17 23 lspsnne1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → ¬ w ∈ N ⁡ X
25 11 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → Q ≠ N ⁡ Y
26 21 25 eqnetrd ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ w ≠ N ⁡ Y
27 1 3 4 16 19 18 26 lspsnne1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → ¬ w ∈ N ⁡ Y
28 12 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → Q ⊆ N ⁡ X Y
29 21 28 eqsstrd ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ w ⊆ N ⁡ X Y
30 eqid ⊢ LSubSp ⁡ W = LSubSp ⁡ W
31 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
32 6 31 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
33 32 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → W ∈ LMod
34 1 30 4 32 8 9 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ X Y ∈ LSubSp ⁡ W
35 34 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ X Y ∈ LSubSp ⁡ W
36 19 eldifad ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → w ∈ V
37 1 30 4 33 35 36 ellspsn5b ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → w ∈ N ⁡ X Y ↔ N ⁡ w ⊆ N ⁡ X Y
38 29 37 mpbird ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → w ∈ N ⁡ X Y
39 1 2 3 4 16 17 18 24 27 38 lspfixed ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ w ∈ N ⁡ X + ˙ z
40 simpl1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → φ
41 40 6 syl ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → W ∈ LVec
42 simpl2 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → w ∈ V ∖ 0 ˙
43 40 32 syl ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → W ∈ LMod
44 40 8 syl ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → X ∈ V
45 9 snssd ⊢ φ → Y ⊆ V
46 1 4 lspssv ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ V → N ⁡ Y ⊆ V
47 32 45 46 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ Y ⊆ V
48 47 ssdifssd ⊢ φ → N ⁡ Y ∖ 0 ˙ ⊆ V
49 48 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → N ⁡ Y ∖ 0 ˙ ⊆ V
50 49 sselda ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → z ∈ V
51 1 2 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ z ∈ V → X + ˙ z ∈ V
52 43 44 50 51 syl3anc ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → X + ˙ z ∈ V
53 1 3 4 41 42 52 lspsncmp ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → N ⁡ w ⊆ N ⁡ X + ˙ z ↔ N ⁡ w = N ⁡ X + ˙ z
54 1 30 4 lspsncl ⊢ W ∈ LMod ∧ X + ˙ z ∈ V → N ⁡ X + ˙ z ∈ LSubSp ⁡ W
55 43 52 54 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → N ⁡ X + ˙ z ∈ LSubSp ⁡ W
56 42 eldifad ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → w ∈ V
57 1 30 4 43 55 56 ellspsn5b ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → w ∈ N ⁡ X + ˙ z ↔ N ⁡ w ⊆ N ⁡ X + ˙ z
58 simpl3 ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → Q = N ⁡ w
59 58 eqeq1d ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → Q = N ⁡ X + ˙ z ↔ N ⁡ w = N ⁡ X + ˙ z
60 53 57 59 3bitr4rd ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w ∧ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ → Q = N ⁡ X + ˙ z ↔ w ∈ N ⁡ X + ˙ z
61 60 rexbidva ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ X + ˙ z ↔ ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ w ∈ N ⁡ X + ˙ z
62 39 61 mpbird ⊢ φ ∧ w ∈ V ∖ 0 ˙ ∧ Q = N ⁡ w → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ X + ˙ z
63 62 rexlimdv3a ⊢ φ → ∃ w ∈ V ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ w → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ X + ˙ z
64 15 63 mpd ⊢ φ → ∃ z ∈ N ⁡ Y ∖ 0 ˙ Q = N ⁡ X + ˙ z