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Theorem lspprel

Description: Member of the span of a pair of vectors. (Contributed by NM, 10-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses lsppr.v ⊢ V = Base W
lsppr.a ⊢ + ˙ = + W
lsppr.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
lsppr.k ⊢ K = Base F
lsppr.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
lsppr.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
lsppr.w ⊢ φ → W ∈ LMod
lsppr.x ⊢ φ → X ∈ V
lsppr.y ⊢ φ → Y ∈ V
Assertion lspprel ⊢ φ → Z ∈ N ⁡ X Y ↔ ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lsppr.v ⊢ V = Base W
2 lsppr.a ⊢ + ˙ = + W
3 lsppr.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
4 lsppr.k ⊢ K = Base F
5 lsppr.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 lsppr.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
7 lsppr.w ⊢ φ → W ∈ LMod
8 lsppr.x ⊢ φ → X ∈ V
9 lsppr.y ⊢ φ → Y ∈ V
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lsppr ⊢ φ → N ⁡ X Y = v | ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K v = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
11 10 eleq2d ⊢ φ → Z ∈ N ⁡ X Y ↔ Z ∈ v | ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K v = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
12 id ⊢ Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y → Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
13 ovex ⊢ k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y ∈ V
14 12 13 eqeltrdi ⊢ Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y → Z ∈ V
15 14 rexlimivw ⊢ ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y → Z ∈ V
16 15 rexlimivw ⊢ ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y → Z ∈ V
17 eqeq1 ⊢ v = Z → v = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y ↔ Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
18 17 2rexbidv ⊢ v = Z → ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K v = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y ↔ ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
19 16 18 elab3 ⊢ Z ∈ v | ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K v = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y ↔ ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y
20 11 19 bitrdi ⊢ φ → Z ∈ N ⁡ X Y ↔ ∃ k ∈ K ∃ l ∈ K Z = k · ˙ X + ˙ l · ˙ Y