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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=BaseW
lspfixed.p +˙=+W
lspfixed.o 0˙=0W
lspfixed.n N=LSpanW
lspfixed.w φWLVec
lspfixed.y φYV
lspfixed.z φZV
lspfixed.e φ¬XNY
lspfixed.f φ¬XNZ
lspfixed.g φXNYZ
Assertion lspfixed φzNZ0˙XNY+˙z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lspfixed.v V=BaseW
2 lspfixed.p +˙=+W
3 lspfixed.o 0˙=0W
4 lspfixed.n N=LSpanW
5 lspfixed.w φWLVec
6 lspfixed.y φYV
7 lspfixed.z φZV
8 lspfixed.e φ¬XNY
9 lspfixed.f φ¬XNZ
10 lspfixed.g φXNYZ
11 eqid ScalarW=ScalarW
12 eqid BaseScalarW=BaseScalarW
13 eqid W=W
14 lveclmod WLVecWLMod
15 5 14 syl φWLMod
16 1 2 11 12 13 4 15 6 7 lspprel φXNYZkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ
17 10 16 mpbid φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ
18 15 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZWLMod
19 eqid LSubSpW=LSubSpW
20 1 19 4 lspsncl WLModZVNZLSubSpW
21 15 7 20 syl2anc φNZLSubSpW
22 21 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNZLSubSpW
23 5 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZWLVec
24 11 lvecdrng WLVecScalarWDivRing
25 23 24 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZScalarWDivRing
26 simp2l φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkBaseScalarW
27 9 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ¬XNZ
28 simpl3 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWX=kWY+˙lWZ
29 simpr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWk=0ScalarW
30 29 oveq1d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWkWY=0ScalarWWY
31 simpl1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWφ
32 31 15 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWWLMod
33 31 6 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWYV
34 eqid 0ScalarW=0ScalarW
35 1 11 13 34 3 lmod0vs WLModYV0ScalarWWY=0˙
36 32 33 35 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarW0ScalarWWY=0˙
37 30 36 eqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWkWY=0˙
38 37 oveq1d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWkWY+˙lWZ=0˙+˙lWZ
39 simp2r φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZlBaseScalarW
40 7 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZV
41 1 11 13 12 lmodvscl WLModlBaseScalarWZVlWZV
42 18 39 40 41 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZlWZV
43 42 adantr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWlWZV
44 1 2 3 lmod0vlid WLModlWZV0˙+˙lWZ=lWZ
45 32 43 44 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarW0˙+˙lWZ=lWZ
46 28 38 45 3eqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWX=lWZ
47 31 21 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWNZLSubSpW
48 simpl2r φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWlBaseScalarW
49 1 4 lspsnid WLModZVZNZ
50 15 7 49 syl2anc φZNZ
51 31 50 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWZNZ
52 11 13 12 19 lssvscl WLModNZLSubSpWlBaseScalarWZNZlWZNZ
53 32 47 48 51 52 syl22anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWlWZNZ
54 46 53 eqeltrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWXNZ
55 54 ex φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk=0ScalarWXNZ
56 55 necon3bd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ¬XNZk0ScalarW
57 27 56 mpd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZk0ScalarW
58 eqid invrScalarW=invrScalarW
59 12 34 58 drnginvrcl ScalarWDivRingkBaseScalarWk0ScalarWinvrScalarWkBaseScalarW
60 25 26 57 59 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkBaseScalarW
61 50 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZNZ
62 18 22 39 61 52 syl22anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZlWZNZ
63 11 13 12 19 lssvscl WLModNZLSubSpWinvrScalarWkBaseScalarWlWZNZinvrScalarWkWlWZNZ
64 18 22 60 62 63 syl22anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWlWZNZ
65 12 34 58 drnginvrn0 ScalarWDivRingkBaseScalarWk0ScalarWinvrScalarWk0ScalarW
66 25 26 57 65 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWk0ScalarW
67 8 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ¬XNY
68 simpl3 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWX=kWY+˙lWZ
69 oveq1 l=0ScalarWlWZ=0ScalarWWZ
70 1 11 13 34 3 lmod0vs WLModZV0ScalarWWZ=0˙
71 18 40 70 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ0ScalarWWZ=0˙
72 69 71 sylan9eqr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWlWZ=0˙
73 72 oveq2d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWkWY+˙lWZ=kWY+˙0˙
74 6 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZYV
75 1 11 13 12 lmodvscl WLModkBaseScalarWYVkWYV
76 18 26 74 75 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkWYV
77 1 2 3 lmod0vrid WLModkWYVkWY+˙0˙=kWY
78 18 76 77 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkWY+˙0˙=kWY
79 78 adantr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWkWY+˙0˙=kWY
80 68 73 79 3eqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWX=kWY
81 1 19 4 lspsncl WLModYVNYLSubSpW
82 15 6 81 syl2anc φNYLSubSpW
83 82 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNYLSubSpW
84 1 4 lspsnid WLModYVYNY
85 15 6 84 syl2anc φYNY
86 85 3ad2ant1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZYNY
87 11 13 12 19 lssvscl WLModNYLSubSpWkBaseScalarWYNYkWYNY
88 18 83 26 86 87 syl22anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkWYNY
89 88 adantr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWkWYNY
90 80 89 eqeltrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWXNY
91 90 ex φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl=0ScalarWXNY
92 91 necon3bd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ¬XNYl0ScalarW
93 67 92 mpd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZl0ScalarW
94 simpl1 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ=0˙φ
95 94 10 syl φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ=0˙XNYZ
96 preq2 Z=0˙YZ=Y0˙
97 96 fveq2d Z=0˙NYZ=NY0˙
98 1 3 4 18 74 lsppr0 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNY0˙=NY
99 97 98 sylan9eqr φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ=0˙NYZ=NY
100 95 99 eleqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ=0˙XNY
101 100 ex φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ=0˙XNY
102 101 necon3bd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ¬XNYZ0˙
103 67 102 mpd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZZ0˙
104 1 13 11 12 34 3 23 39 40 lvecvsn0 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZlWZ0˙l0ScalarWZ0˙
105 93 103 104 mpbir2and φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZlWZ0˙
106 1 13 11 12 34 3 23 60 42 lvecvsn0 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWlWZ0˙invrScalarWk0ScalarWlWZ0˙
107 66 105 106 mpbir2and φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWlWZ0˙
108 eldifsn invrScalarWkWlWZNZ0˙invrScalarWkWlWZNZinvrScalarWkWlWZ0˙
109 64 107 108 sylanbrc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWlWZNZ0˙
110 simp3 φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZX=kWY+˙lWZ
111 1 2 lmodvacl WLModkWYVlWZVkWY+˙lWZV
112 18 76 42 111 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkWY+˙lWZV
113 1 4 lspsnid WLModkWY+˙lWZVkWY+˙lWZNkWY+˙lWZ
114 18 112 113 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZkWY+˙lWZNkWY+˙lWZ
115 110 114 eqeltrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZXNkWY+˙lWZ
116 1 11 13 12 34 4 lspsnvs WLVecinvrScalarWkBaseScalarWinvrScalarWk0ScalarWkWY+˙lWZVNinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=NkWY+˙lWZ
117 23 60 66 112 116 syl121anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=NkWY+˙lWZ
118 1 2 11 13 12 lmodvsdi WLModinvrScalarWkBaseScalarWkWYVlWZVinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=invrScalarWkWkWY+˙invrScalarWkWlWZ
119 18 60 76 42 118 syl13anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=invrScalarWkWkWY+˙invrScalarWkWlWZ
120 eqid ScalarW=ScalarW
121 eqid 1ScalarW=1ScalarW
122 12 34 120 121 58 drnginvrl ScalarWDivRingkBaseScalarWk0ScalarWinvrScalarWkScalarWk=1ScalarW
123 25 26 57 122 syl3anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkScalarWk=1ScalarW
124 123 oveq1d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkScalarWkWY=1ScalarWWY
125 1 11 13 12 120 lmodvsass WLModinvrScalarWkBaseScalarWkBaseScalarWYVinvrScalarWkScalarWkWY=invrScalarWkWkWY
126 18 60 26 74 125 syl13anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkScalarWkWY=invrScalarWkWkWY
127 1 11 13 121 lmodvs1 WLModYV1ScalarWWY=Y
128 18 74 127 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZ1ScalarWWY=Y
129 124 126 128 3eqtr3d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWkWY=Y
130 129 oveq1d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWkWY+˙invrScalarWkWlWZ=Y+˙invrScalarWkWlWZ
131 119 130 eqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=Y+˙invrScalarWkWlWZ
132 131 sneqd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=Y+˙invrScalarWkWlWZ
133 132 fveq2d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNinvrScalarWkWkWY+˙lWZ=NY+˙invrScalarWkWlWZ
134 117 133 eqtr3d φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZNkWY+˙lWZ=NY+˙invrScalarWkWlWZ
135 115 134 eleqtrd φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZXNY+˙invrScalarWkWlWZ
136 oveq2 z=invrScalarWkWlWZY+˙z=Y+˙invrScalarWkWlWZ
137 136 sneqd z=invrScalarWkWlWZY+˙z=Y+˙invrScalarWkWlWZ
138 137 fveq2d z=invrScalarWkWlWZNY+˙z=NY+˙invrScalarWkWlWZ
139 138 eleq2d z=invrScalarWkWlWZXNY+˙zXNY+˙invrScalarWkWlWZ
140 139 rspcev invrScalarWkWlWZNZ0˙XNY+˙invrScalarWkWlWZzNZ0˙XNY+˙z
141 109 135 140 syl2anc φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZzNZ0˙XNY+˙z
142 141 3exp φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZzNZ0˙XNY+˙z
143 142 rexlimdvv φkBaseScalarWlBaseScalarWX=kWY+˙lWZzNZ0˙XNY+˙z
144 17 143 mpd φzNZ0˙XNY+˙z