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Theorem lspsolvlem

Description: Lemma for lspsolv . (Contributed by Mario Carneiro, 25-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses lspsolv.v V = Base W
lspsolv.s S = LSubSp W
lspsolv.n N = LSpan W
lspsolv.f F = Scalar W
lspsolv.b B = Base F
lspsolv.p + ˙ = + W
lspsolv.t · ˙ = W
lspsolv.q Q = z V | r B z + ˙ r · ˙ Y N A
lspsolv.w φ W LMod
lspsolv.ss φ A V
lspsolv.y φ Y V
lspsolv.x φ X N A Y
Assertion lspsolvlem φ r B X + ˙ r · ˙ Y N A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lspsolv.v V = Base W
2 lspsolv.s S = LSubSp W
3 lspsolv.n N = LSpan W
4 lspsolv.f F = Scalar W
5 lspsolv.b B = Base F
6 lspsolv.p + ˙ = + W
7 lspsolv.t · ˙ = W
8 lspsolv.q Q = z V | r B z + ˙ r · ˙ Y N A
9 lspsolv.w φ W LMod
10 lspsolv.ss φ A V
11 lspsolv.y φ Y V
12 lspsolv.x φ X N A Y
13 8 ssrab3 Q V
14 13 a1i φ Q V
15 9 adantr φ z A W LMod
16 eqid 0 F = 0 F
17 4 5 16 lmod0cl W LMod 0 F B
18 15 17 syl φ z A 0 F B
19 eqid 0 W = 0 W
20 1 4 7 16 19 lmod0vs W LMod Y V 0 F · ˙ Y = 0 W
21 9 11 20 syl2anc φ 0 F · ˙ Y = 0 W
22 21 adantr φ z A 0 F · ˙ Y = 0 W
23 22 oveq2d φ z A z + ˙ 0 F · ˙ Y = z + ˙ 0 W
24 10 sselda φ z A z V
25 1 6 19 lmod0vrid W LMod z V z + ˙ 0 W = z
26 15 24 25 syl2anc φ z A z + ˙ 0 W = z
27 23 26 eqtrd φ z A z + ˙ 0 F · ˙ Y = z
28 1 3 lspssid W LMod A V A N A
29 9 10 28 syl2anc φ A N A
30 29 sselda φ z A z N A
31 27 30 eqeltrd φ z A z + ˙ 0 F · ˙ Y N A
32 oveq1 r = 0 F r · ˙ Y = 0 F · ˙ Y
33 32 oveq2d r = 0 F z + ˙ r · ˙ Y = z + ˙ 0 F · ˙ Y
34 33 eleq1d r = 0 F z + ˙ r · ˙ Y N A z + ˙ 0 F · ˙ Y N A
35 34 rspcev 0 F B z + ˙ 0 F · ˙ Y N A r B z + ˙ r · ˙ Y N A
36 18 31 35 syl2anc φ z A r B z + ˙ r · ˙ Y N A
37 10 36 ssrabdv φ A z V | r B z + ˙ r · ˙ Y N A
38 37 8 sseqtrrdi φ A Q
39 4 lmodfgrp W LMod F Grp
40 9 39 syl φ F Grp
41 eqid 1 F = 1 F
42 4 5 41 lmod1cl W LMod 1 F B
43 9 42 syl φ 1 F B
44 eqid inv g F = inv g F
45 5 44 grpinvcl F Grp 1 F B inv g F 1 F B
46 40 43 45 syl2anc φ inv g F 1 F B
47 eqid inv g W = inv g W
48 1 47 4 7 41 44 lmodvneg1 W LMod Y V inv g F 1 F · ˙ Y = inv g W Y
49 9 11 48 syl2anc φ inv g F 1 F · ˙ Y = inv g W Y
50 49 oveq2d φ Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y = Y + ˙ inv g W Y
51 lmodgrp W LMod W Grp
52 9 51 syl φ W Grp
53 1 6 19 47 grprinv W Grp Y V Y + ˙ inv g W Y = 0 W
54 52 11 53 syl2anc φ Y + ˙ inv g W Y = 0 W
55 50 54 eqtrd φ Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y = 0 W
56 1 2 3 lspcl W LMod A V N A S
57 9 10 56 syl2anc φ N A S
58 19 2 lss0cl W LMod N A S 0 W N A
59 9 57 58 syl2anc φ 0 W N A
60 55 59 eqeltrd φ Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y N A
61 oveq1 r = inv g F 1 F r · ˙ Y = inv g F 1 F · ˙ Y
62 61 oveq2d r = inv g F 1 F Y + ˙ r · ˙ Y = Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y
63 62 eleq1d r = inv g F 1 F Y + ˙ r · ˙ Y N A Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y N A
64 63 rspcev inv g F 1 F B Y + ˙ inv g F 1 F · ˙ Y N A r B Y + ˙ r · ˙ Y N A
65 46 60 64 syl2anc φ r B Y + ˙ r · ˙ Y N A
66 oveq1 z = Y z + ˙ r · ˙ Y = Y + ˙ r · ˙ Y
67 66 eleq1d z = Y z + ˙ r · ˙ Y N A Y + ˙ r · ˙ Y N A
68 67 rexbidv z = Y r B z + ˙ r · ˙ Y N A r B Y + ˙ r · ˙ Y N A
69 68 8 elrab2 Y Q Y V r B Y + ˙ r · ˙ Y N A
70 11 65 69 sylanbrc φ Y Q
71 70 snssd φ Y Q
72 38 71 unssd φ A Y Q
73 1 3 lspss W LMod Q V A Y Q N A Y N Q
74 9 14 72 73 syl3anc φ N A Y N Q
75 4 a1i φ F = Scalar W
76 5 a1i φ B = Base F
77 1 a1i φ V = Base W
78 6 a1i φ + ˙ = + W
79 7 a1i φ · ˙ = W
80 2 a1i φ S = LSubSp W
81 70 ne0d φ Q
82 oveq1 z = x z + ˙ r · ˙ Y = x + ˙ r · ˙ Y
83 82 eleq1d z = x z + ˙ r · ˙ Y N A x + ˙ r · ˙ Y N A
84 83 rexbidv z = x r B z + ˙ r · ˙ Y N A r B x + ˙ r · ˙ Y N A
85 oveq1 r = s r · ˙ Y = s · ˙ Y
86 85 oveq2d r = s x + ˙ r · ˙ Y = x + ˙ s · ˙ Y
87 86 eleq1d r = s x + ˙ r · ˙ Y N A x + ˙ s · ˙ Y N A
88 87 cbvrexvw r B x + ˙ r · ˙ Y N A s B x + ˙ s · ˙ Y N A
89 84 88 bitrdi z = x r B z + ˙ r · ˙ Y N A s B x + ˙ s · ˙ Y N A
90 89 8 elrab2 x Q x V s B x + ˙ s · ˙ Y N A
91 oveq1 z = y z + ˙ r · ˙ Y = y + ˙ r · ˙ Y
92 91 eleq1d z = y z + ˙ r · ˙ Y N A y + ˙ r · ˙ Y N A
93 92 rexbidv z = y r B z + ˙ r · ˙ Y N A r B y + ˙ r · ˙ Y N A
94 oveq1 r = t r · ˙ Y = t · ˙ Y
95 94 oveq2d r = t y + ˙ r · ˙ Y = y + ˙ t · ˙ Y
96 95 eleq1d r = t y + ˙ r · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A
97 96 cbvrexvw r B y + ˙ r · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A
98 93 97 bitrdi z = y r B z + ˙ r · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A
99 98 8 elrab2 y Q y V t B y + ˙ t · ˙ Y N A
100 90 99 anbi12i x Q y Q x V s B x + ˙ s · ˙ Y N A y V t B y + ˙ t · ˙ Y N A
101 an4 x V s B x + ˙ s · ˙ Y N A y V t B y + ˙ t · ˙ Y N A x V y V s B x + ˙ s · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A
102 100 101 bitri x Q y Q x V y V s B x + ˙ s · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A
103 reeanv s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A s B x + ˙ s · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A
104 simp1ll φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A φ
105 104 9 syl φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A W LMod
106 simp1lr φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a B
107 simp1rl φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A x V
108 1 4 7 5 lmodvscl W LMod a B x V a · ˙ x V
109 105 106 107 108 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x V
110 simp1rr φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A y V
111 1 6 lmodvacl W LMod a · ˙ x V y V a · ˙ x + ˙ y V
112 105 109 110 111 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y V
113 simp2l φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A s B
114 eqid F = F
115 4 5 114 lmodmcl W LMod a B s B a F s B
116 105 106 113 115 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s B
117 simp2r φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A t B
118 eqid + F = + F
119 4 5 118 lmodacl W LMod a F s B t B a F s + F t B
120 105 116 117 119 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s + F t B
121 104 11 syl φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A Y V
122 1 4 7 5 lmodvscl W LMod s B Y V s · ˙ Y V
123 105 113 121 122 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A s · ˙ Y V
124 1 4 7 5 lmodvscl W LMod a B s · ˙ Y V a · ˙ s · ˙ Y V
125 105 106 123 124 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ s · ˙ Y V
126 1 4 7 5 lmodvscl W LMod t B Y V t · ˙ Y V
127 105 117 121 126 syl3anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A t · ˙ Y V
128 1 6 lmod4 W LMod a · ˙ x V y V a · ˙ s · ˙ Y V t · ˙ Y V a · ˙ x + ˙ y + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y
129 105 109 110 125 127 128 syl122anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y
130 1 6 4 7 5 118 lmodvsdir W LMod a F s B t B Y V a F s + F t · ˙ Y = a F s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y
131 105 116 117 121 130 syl13anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s + F t · ˙ Y = a F s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y
132 1 4 7 5 114 lmodvsass W LMod a B s B Y V a F s · ˙ Y = a · ˙ s · ˙ Y
133 105 106 113 121 132 syl13anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s · ˙ Y = a · ˙ s · ˙ Y
134 133 oveq1d φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y = a · ˙ s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y
135 131 134 eqtrd φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a F s + F t · ˙ Y = a · ˙ s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y
136 135 oveq2d φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ y + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ t · ˙ Y
137 1 6 4 7 5 lmodvsdi W LMod a B x V s · ˙ Y V a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ a · ˙ s · ˙ Y
138 105 106 107 123 137 syl13anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ a · ˙ s · ˙ Y
139 138 oveq1d φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ a · ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y
140 129 136 139 3eqtr4d φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y
141 104 57 syl φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A N A S
142 simp3l φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A x + ˙ s · ˙ Y N A
143 simp3r φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A
144 4 5 6 7 2 lsscl N A S a B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y N A
145 141 106 142 143 144 syl13anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ s · ˙ Y + ˙ y + ˙ t · ˙ Y N A
146 140 145 eqeltrd φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y N A
147 oveq1 r = a F s + F t r · ˙ Y = a F s + F t · ˙ Y
148 147 oveq2d r = a F s + F t a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y
149 148 eleq1d r = a F s + F t a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y N A
150 149 rspcev a F s + F t B a · ˙ x + ˙ y + ˙ a F s + F t · ˙ Y N A r B a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A
151 120 146 150 syl2anc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A r B a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A
152 oveq1 z = a · ˙ x + ˙ y z + ˙ r · ˙ Y = a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y
153 152 eleq1d z = a · ˙ x + ˙ y z + ˙ r · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A
154 153 rexbidv z = a · ˙ x + ˙ y r B z + ˙ r · ˙ Y N A r B a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A
155 154 8 elrab2 a · ˙ x + ˙ y Q a · ˙ x + ˙ y V r B a · ˙ x + ˙ y + ˙ r · ˙ Y N A
156 112 151 155 sylanbrc φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y Q
157 156 3exp φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y Q
158 157 rexlimdvv φ a B x V y V s B t B x + ˙ s · ˙ Y N A y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y Q
159 103 158 syl5bir φ a B x V y V s B x + ˙ s · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y Q
160 159 expimpd φ a B x V y V s B x + ˙ s · ˙ Y N A t B y + ˙ t · ˙ Y N A a · ˙ x + ˙ y Q
161 102 160 syl5bi φ a B x Q y Q a · ˙ x + ˙ y Q
162 161 exp4b φ a B x Q y Q a · ˙ x + ˙ y Q
163 162 3imp2 φ a B x Q y Q a · ˙ x + ˙ y Q
164 75 76 77 78 79 80 14 81 163 islssd φ Q S
165 2 3 lspid W LMod Q S N Q = Q
166 9 164 165 syl2anc φ N Q = Q
167 74 166 sseqtrd φ N A Y Q
168 167 12 sseldd φ X Q
169 oveq1 z = X z + ˙ r · ˙ Y = X + ˙ r · ˙ Y
170 169 eleq1d z = X z + ˙ r · ˙ Y N A X + ˙ r · ˙ Y N A
171 170 rexbidv z = X r B z + ˙ r · ˙ Y N A r B X + ˙ r · ˙ Y N A
172 171 8 elrab2 X Q X V r B X + ˙ r · ˙ Y N A
173 172 simprbi X Q r B X + ˙ r · ˙ Y N A
174 168 173 syl φ r B X + ˙ r · ˙ Y N A