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Theorem lshpkrlem4

Description: Lemma for lshpkrex . Part of showing linearity of G . (Contributed by NM, 16-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses lshpkrlem.v ⊢ V = Base W
lshpkrlem.a ⊢ + ˙ = + W
lshpkrlem.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
lshpkrlem.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
lshpkrlem.h ⊢ H = LSHyp ⁡ W
lshpkrlem.w ⊢ φ → W ∈ LVec
lshpkrlem.u ⊢ φ → U ∈ H
lshpkrlem.z ⊢ φ → Z ∈ V
lshpkrlem.x ⊢ φ → X ∈ V
lshpkrlem.e ⊢ φ → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
lshpkrlem.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
lshpkrlem.k ⊢ K = Base D
lshpkrlem.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
lshpkrlem.o ⊢ 0 ˙ = 0 D
lshpkrlem.g ⊢ G = x ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z
Assertion lshpkrlem4 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → l · ˙ u + ˙ v = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lshpkrlem.v ⊢ V = Base W
2 lshpkrlem.a ⊢ + ˙ = + W
3 lshpkrlem.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
4 lshpkrlem.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
5 lshpkrlem.h ⊢ H = LSHyp ⁡ W
6 lshpkrlem.w ⊢ φ → W ∈ LVec
7 lshpkrlem.u ⊢ φ → U ∈ H
8 lshpkrlem.z ⊢ φ → Z ∈ V
9 lshpkrlem.x ⊢ φ → X ∈ V
10 lshpkrlem.e ⊢ φ → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
11 lshpkrlem.d ⊢ D = Scalar ⁡ W
12 lshpkrlem.k ⊢ K = Base D
13 lshpkrlem.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
14 lshpkrlem.o ⊢ 0 ˙ = 0 D
15 lshpkrlem.g ⊢ G = x ∈ V ⟼ ι k ∈ K | ∃ y ∈ U x = y + ˙ k · ˙ Z
16 simp3l ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z
17 16 oveq2d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → l · ˙ u = l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z
18 simp3r ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
19 17 18 oveq12d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → l · ˙ u + ˙ v = l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
20 simpl1 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → φ
21 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
22 20 6 21 3syl ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → W ∈ LMod
23 simpl2 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l ∈ K
24 simpr2 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → r ∈ V
25 simpl3 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → u ∈ V
26 6 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ V → W ∈ LVec
27 7 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ V → U ∈ H
28 8 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ V → Z ∈ V
29 simpr ⊢ φ ∧ u ∈ V → u ∈ V
30 10 adantr ⊢ φ ∧ u ∈ V → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
31 1 2 3 4 5 26 27 28 29 30 11 12 13 14 15 lshpkrlem2 ⊢ φ ∧ u ∈ V → G ⁡ u ∈ K
32 20 25 31 syl2anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → G ⁡ u ∈ K
33 20 8 syl ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → Z ∈ V
34 1 11 13 12 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ⁡ u ∈ K ∧ Z ∈ V → G ⁡ u · ˙ Z ∈ V
35 22 32 33 34 syl3anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → G ⁡ u · ˙ Z ∈ V
36 1 2 11 13 12 lmodvsdi ⊢ W ∈ LMod ∧ l ∈ K ∧ r ∈ V ∧ G ⁡ u · ˙ Z ∈ V → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ l · ˙ G ⁡ u · ˙ Z
37 22 23 24 35 36 syl13anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ l · ˙ G ⁡ u · ˙ Z
38 eqid ⊢ ⋅ D = ⋅ D
39 1 11 13 12 38 lmodvsass ⊢ W ∈ LMod ∧ l ∈ K ∧ G ⁡ u ∈ K ∧ Z ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ G ⁡ u · ˙ Z
40 22 23 32 33 39 syl13anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ G ⁡ u · ˙ Z
41 40 oveq2d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ l · ˙ G ⁡ u · ˙ Z
42 37 41 eqtr4d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z
43 42 oveq1d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
44 1 11 13 12 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ l ∈ K ∧ r ∈ V → l · ˙ r ∈ V
45 22 23 24 44 syl3anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r ∈ V
46 11 12 38 lmodmcl ⊢ W ∈ LMod ∧ l ∈ K ∧ G ⁡ u ∈ K → l ⋅ D G ⁡ u ∈ K
47 22 23 32 46 syl3anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u ∈ K
48 1 11 13 12 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ l ⋅ D G ⁡ u ∈ K ∧ Z ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z ∈ V
49 22 47 33 48 syl3anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z ∈ V
50 simpr3 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → s ∈ V
51 simpr1 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → v ∈ V
52 6 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → W ∈ LVec
53 7 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → U ∈ H
54 8 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → Z ∈ V
55 simpr ⊢ φ ∧ v ∈ V → v ∈ V
56 10 adantr ⊢ φ ∧ v ∈ V → U ⊕ ˙ N ⁡ Z = V
57 1 2 3 4 5 52 53 54 55 56 11 12 13 14 15 lshpkrlem2 ⊢ φ ∧ v ∈ V → G ⁡ v ∈ K
58 20 51 57 syl2anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → G ⁡ v ∈ K
59 1 11 13 12 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ G ⁡ v ∈ K ∧ Z ∈ V → G ⁡ v · ˙ Z ∈ V
60 22 58 33 59 syl3anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → G ⁡ v · ˙ Z ∈ V
61 1 2 lmod4 ⊢ W ∈ LMod ∧ l · ˙ r ∈ V ∧ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z ∈ V ∧ s ∈ V ∧ G ⁡ v · ˙ Z ∈ V → l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
62 22 45 49 50 60 61 syl122anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
63 eqid ⊢ + D = + D
64 1 2 11 13 12 63 lmodvsdir ⊢ W ∈ LMod ∧ l ⋅ D G ⁡ u ∈ K ∧ G ⁡ v ∈ K ∧ Z ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z = l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
65 22 47 58 33 64 syl13anc ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z = l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
66 65 oveq2d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ G ⁡ v · ˙ Z
67 62 66 eqtr4d ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ l ⋅ D G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z
68 43 67 eqtrd ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z
69 68 3adant3 ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → l · ˙ r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z + ˙ s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z
70 19 69 eqtrd ⊢ φ ∧ l ∈ K ∧ u ∈ V ∧ v ∈ V ∧ r ∈ V ∧ s ∈ V ∧ u = r + ˙ G ⁡ u · ˙ Z ∧ v = s + ˙ G ⁡ v · ˙ Z → l · ˙ u + ˙ v = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l ⋅ D G ⁡ u + D G ⁡ v · ˙ Z