Metamath Proof Explorer


Theorem lspfixed

Description: Show membership in the span of the sum of two vectors, one of which ( Y ) is fixed in advance. (Contributed by NM, 27-May-2015) (Revised by AV, 12-Jul-2022)

Ref Expression
Hypotheses lspfixed.v V = Base W
lspfixed.p + ˙ = + W
lspfixed.o 0 ˙ = 0 W
lspfixed.n N = LSpan W
lspfixed.w φ W LVec
lspfixed.y φ Y V
lspfixed.z φ Z V
lspfixed.e φ ¬ X N Y
lspfixed.f φ ¬ X N Z
lspfixed.g φ X N Y Z
Assertion lspfixed φ z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lspfixed.v V = Base W
2 lspfixed.p + ˙ = + W
3 lspfixed.o 0 ˙ = 0 W
4 lspfixed.n N = LSpan W
5 lspfixed.w φ W LVec
6 lspfixed.y φ Y V
7 lspfixed.z φ Z V
8 lspfixed.e φ ¬ X N Y
9 lspfixed.f φ ¬ X N Z
10 lspfixed.g φ X N Y Z
11 eqid Scalar W = Scalar W
12 eqid Base Scalar W = Base Scalar W
13 eqid W = W
14 lveclmod W LVec W LMod
15 5 14 syl φ W LMod
16 1 2 11 12 13 4 15 6 7 lspprel φ X N Y Z k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z
17 10 16 mpbid φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z
18 15 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z W LMod
19 eqid LSubSp W = LSubSp W
20 1 19 4 lspsncl W LMod Z V N Z LSubSp W
21 15 7 20 syl2anc φ N Z LSubSp W
22 21 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N Z LSubSp W
23 5 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z W LVec
24 11 lvecdrng W LVec Scalar W DivRing
25 23 24 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Scalar W DivRing
26 simp2l φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k Base Scalar W
27 9 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z ¬ X N Z
28 simpl3 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z
29 simpr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W k = 0 Scalar W
30 29 oveq1d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W k W Y = 0 Scalar W W Y
31 simpl1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W φ
32 31 15 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W W LMod
33 31 6 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W Y V
34 eqid 0 Scalar W = 0 Scalar W
35 1 11 13 34 3 lmod0vs W LMod Y V 0 Scalar W W Y = 0 ˙
36 32 33 35 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W 0 Scalar W W Y = 0 ˙
37 30 36 eqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W k W Y = 0 ˙
38 37 oveq1d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W k W Y + ˙ l W Z = 0 ˙ + ˙ l W Z
39 simp2r φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l Base Scalar W
40 7 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z V
41 1 11 13 12 lmodvscl W LMod l Base Scalar W Z V l W Z V
42 18 39 40 41 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l W Z V
43 42 adantr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W l W Z V
44 1 2 3 lmod0vlid W LMod l W Z V 0 ˙ + ˙ l W Z = l W Z
45 32 43 44 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W 0 ˙ + ˙ l W Z = l W Z
46 28 38 45 3eqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W X = l W Z
47 31 21 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W N Z LSubSp W
48 simpl2r φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W l Base Scalar W
49 1 4 lspsnid W LMod Z V Z N Z
50 15 7 49 syl2anc φ Z N Z
51 31 50 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W Z N Z
52 11 13 12 19 lssvscl W LMod N Z LSubSp W l Base Scalar W Z N Z l W Z N Z
53 32 47 48 51 52 syl22anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W l W Z N Z
54 46 53 eqeltrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W X N Z
55 54 ex φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k = 0 Scalar W X N Z
56 55 necon3bd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z ¬ X N Z k 0 Scalar W
57 27 56 mpd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k 0 Scalar W
58 eqid inv r Scalar W = inv r Scalar W
59 12 34 58 drnginvrcl Scalar W DivRing k Base Scalar W k 0 Scalar W inv r Scalar W k Base Scalar W
60 25 26 57 59 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k Base Scalar W
61 50 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z N Z
62 18 22 39 61 52 syl22anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l W Z N Z
63 11 13 12 19 lssvscl W LMod N Z LSubSp W inv r Scalar W k Base Scalar W l W Z N Z inv r Scalar W k W l W Z N Z
64 18 22 60 62 63 syl22anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W l W Z N Z
65 12 34 58 drnginvrn0 Scalar W DivRing k Base Scalar W k 0 Scalar W inv r Scalar W k 0 Scalar W
66 25 26 57 65 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k 0 Scalar W
67 8 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z ¬ X N Y
68 simpl3 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z
69 oveq1 l = 0 Scalar W l W Z = 0 Scalar W W Z
70 1 11 13 34 3 lmod0vs W LMod Z V 0 Scalar W W Z = 0 ˙
71 18 40 70 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z 0 Scalar W W Z = 0 ˙
72 69 71 sylan9eqr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W l W Z = 0 ˙
73 72 oveq2d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W k W Y + ˙ l W Z = k W Y + ˙ 0 ˙
74 6 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Y V
75 1 11 13 12 lmodvscl W LMod k Base Scalar W Y V k W Y V
76 18 26 74 75 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k W Y V
77 1 2 3 lmod0vrid W LMod k W Y V k W Y + ˙ 0 ˙ = k W Y
78 18 76 77 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k W Y + ˙ 0 ˙ = k W Y
79 78 adantr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W k W Y + ˙ 0 ˙ = k W Y
80 68 73 79 3eqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W X = k W Y
81 1 19 4 lspsncl W LMod Y V N Y LSubSp W
82 15 6 81 syl2anc φ N Y LSubSp W
83 82 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N Y LSubSp W
84 1 4 lspsnid W LMod Y V Y N Y
85 15 6 84 syl2anc φ Y N Y
86 85 3ad2ant1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Y N Y
87 11 13 12 19 lssvscl W LMod N Y LSubSp W k Base Scalar W Y N Y k W Y N Y
88 18 83 26 86 87 syl22anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k W Y N Y
89 88 adantr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W k W Y N Y
90 80 89 eqeltrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W X N Y
91 90 ex φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l = 0 Scalar W X N Y
92 91 necon3bd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z ¬ X N Y l 0 Scalar W
93 67 92 mpd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l 0 Scalar W
94 simpl1 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z = 0 ˙ φ
95 94 10 syl φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z = 0 ˙ X N Y Z
96 preq2 Z = 0 ˙ Y Z = Y 0 ˙
97 96 fveq2d Z = 0 ˙ N Y Z = N Y 0 ˙
98 1 3 4 18 74 lsppr0 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N Y 0 ˙ = N Y
99 97 98 sylan9eqr φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z = 0 ˙ N Y Z = N Y
100 95 99 eleqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z = 0 ˙ X N Y
101 100 ex φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z = 0 ˙ X N Y
102 101 necon3bd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z ¬ X N Y Z 0 ˙
103 67 102 mpd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z Z 0 ˙
104 1 13 11 12 34 3 23 39 40 lvecvsn0 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l W Z 0 ˙ l 0 Scalar W Z 0 ˙
105 93 103 104 mpbir2and φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z l W Z 0 ˙
106 1 13 11 12 34 3 23 60 42 lvecvsn0 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W l W Z 0 ˙ inv r Scalar W k 0 Scalar W l W Z 0 ˙
107 66 105 106 mpbir2and φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W l W Z 0 ˙
108 eldifsn inv r Scalar W k W l W Z N Z 0 ˙ inv r Scalar W k W l W Z N Z inv r Scalar W k W l W Z 0 ˙
109 64 107 108 sylanbrc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W l W Z N Z 0 ˙
110 simp3 φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z X = k W Y + ˙ l W Z
111 1 2 lmodvacl W LMod k W Y V l W Z V k W Y + ˙ l W Z V
112 18 76 42 111 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k W Y + ˙ l W Z V
113 1 4 lspsnid W LMod k W Y + ˙ l W Z V k W Y + ˙ l W Z N k W Y + ˙ l W Z
114 18 112 113 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z k W Y + ˙ l W Z N k W Y + ˙ l W Z
115 110 114 eqeltrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z X N k W Y + ˙ l W Z
116 1 11 13 12 34 4 lspsnvs W LVec inv r Scalar W k Base Scalar W inv r Scalar W k 0 Scalar W k W Y + ˙ l W Z V N inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = N k W Y + ˙ l W Z
117 23 60 66 112 116 syl121anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = N k W Y + ˙ l W Z
118 1 2 11 13 12 lmodvsdi W LMod inv r Scalar W k Base Scalar W k W Y V l W Z V inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = inv r Scalar W k W k W Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
119 18 60 76 42 118 syl13anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = inv r Scalar W k W k W Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
120 eqid Scalar W = Scalar W
121 eqid 1 Scalar W = 1 Scalar W
122 12 34 120 121 58 drnginvrl Scalar W DivRing k Base Scalar W k 0 Scalar W inv r Scalar W k Scalar W k = 1 Scalar W
123 25 26 57 122 syl3anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k Scalar W k = 1 Scalar W
124 123 oveq1d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k Scalar W k W Y = 1 Scalar W W Y
125 1 11 13 12 120 lmodvsass W LMod inv r Scalar W k Base Scalar W k Base Scalar W Y V inv r Scalar W k Scalar W k W Y = inv r Scalar W k W k W Y
126 18 60 26 74 125 syl13anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k Scalar W k W Y = inv r Scalar W k W k W Y
127 1 11 13 121 lmodvs1 W LMod Y V 1 Scalar W W Y = Y
128 18 74 127 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z 1 Scalar W W Y = Y
129 124 126 128 3eqtr3d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W k W Y = Y
130 129 oveq1d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W k W Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z = Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
131 119 130 eqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
132 131 sneqd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
133 132 fveq2d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N inv r Scalar W k W k W Y + ˙ l W Z = N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
134 117 133 eqtr3d φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z N k W Y + ˙ l W Z = N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
135 115 134 eleqtrd φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z X N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
136 oveq2 z = inv r Scalar W k W l W Z Y + ˙ z = Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
137 136 sneqd z = inv r Scalar W k W l W Z Y + ˙ z = Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
138 137 fveq2d z = inv r Scalar W k W l W Z N Y + ˙ z = N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
139 138 eleq2d z = inv r Scalar W k W l W Z X N Y + ˙ z X N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z
140 139 rspcev inv r Scalar W k W l W Z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ inv r Scalar W k W l W Z z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z
141 109 135 140 syl2anc φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z
142 141 3exp φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z
143 142 rexlimdvv φ k Base Scalar W l Base Scalar W X = k W Y + ˙ l W Z z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z
144 17 143 mpd φ z N Z 0 ˙ X N Y + ˙ z