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Theorem mapdpglem3

Description: Lemma for mapdpg . Baer p. 45, line 3: "infer ... the existence of a number g in G and of an element z in (Fy)* such that t = gx'-z." (We scope $d g w z ph locally to avoid clashes with later substitutions into ph .) (Contributed by NM, 18-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses mapdpglem.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
mapdpglem.m ⊢ M = mapd ⁡ K ⁡ W
mapdpglem.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
mapdpglem.v ⊢ V = Base U
mapdpglem.s ⊢ - ˙ = - U
mapdpglem.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
mapdpglem.c ⊢ C = LCDual ⁡ K ⁡ W
mapdpglem.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
mapdpglem.x ⊢ φ → X ∈ V
mapdpglem.y ⊢ φ → Y ∈ V
mapdpglem1.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ C
mapdpglem2.j ⊢ J = LSpan ⁡ C
mapdpglem3.f ⊢ F = Base C
mapdpglem3.te ⊢ φ → t ∈ M ⁡ N ⁡ X ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y
mapdpglem3.a ⊢ A = Scalar ⁡ U
mapdpglem3.b ⊢ B = Base A
mapdpglem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ C
mapdpglem3.r ⊢ R = - C
mapdpglem3.g ⊢ φ → G ∈ F
mapdpglem3.e ⊢ φ → M ⁡ N ⁡ X = J ⁡ G
Assertion mapdpglem3 ⊢ φ → ∃ g ∈ B ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mapdpglem.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 mapdpglem.m ⊢ M = mapd ⁡ K ⁡ W
3 mapdpglem.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
4 mapdpglem.v ⊢ V = Base U
5 mapdpglem.s ⊢ - ˙ = - U
6 mapdpglem.n ⊢ N = LSpan ⁡ U
7 mapdpglem.c ⊢ C = LCDual ⁡ K ⁡ W
8 mapdpglem.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
9 mapdpglem.x ⊢ φ → X ∈ V
10 mapdpglem.y ⊢ φ → Y ∈ V
11 mapdpglem1.p ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ C
12 mapdpglem2.j ⊢ J = LSpan ⁡ C
13 mapdpglem3.f ⊢ F = Base C
14 mapdpglem3.te ⊢ φ → t ∈ M ⁡ N ⁡ X ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y
15 mapdpglem3.a ⊢ A = Scalar ⁡ U
16 mapdpglem3.b ⊢ B = Base A
17 mapdpglem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ C
18 mapdpglem3.r ⊢ R = - C
19 mapdpglem3.g ⊢ φ → G ∈ F
20 mapdpglem3.e ⊢ φ → M ⁡ N ⁡ X = J ⁡ G
21 20 oveq1d ⊢ φ → M ⁡ N ⁡ X ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y = J ⁡ G ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y
22 14 21 eleqtrd ⊢ φ → t ∈ J ⁡ G ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y
23 r19.41v ⊢ ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
24 1 7 8 lcdlmod ⊢ φ → C ∈ LMod
25 eqid ⊢ Scalar ⁡ C = Scalar ⁡ C
26 eqid ⊢ Base Scalar ⁡ C = Base Scalar ⁡ C
27 25 26 13 17 12 ellspsn ⊢ C ∈ LMod ∧ G ∈ F → w ∈ J ⁡ G ↔ ∃ g ∈ Base Scalar ⁡ C w = g · ˙ G
28 24 19 27 syl2anc ⊢ φ → w ∈ J ⁡ G ↔ ∃ g ∈ Base Scalar ⁡ C w = g · ˙ G
29 1 3 15 16 7 25 26 8 lcdsbase ⊢ φ → Base Scalar ⁡ C = B
30 29 rexeqdv ⊢ φ → ∃ g ∈ Base Scalar ⁡ C w = g · ˙ G ↔ ∃ g ∈ B w = g · ˙ G
31 28 30 bitrd ⊢ φ → w ∈ J ⁡ G ↔ ∃ g ∈ B w = g · ˙ G
32 31 anbi1d ⊢ φ → w ∈ J ⁡ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
33 23 32 bitr4id ⊢ φ → ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ w ∈ J ⁡ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
34 33 exbidv ⊢ φ → ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ w w ∈ J ⁡ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
35 df-rex ⊢ ∃ w ∈ J ⁡ G ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ w w ∈ J ⁡ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
36 34 35 bitr4di ⊢ φ → ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ w ∈ J ⁡ G ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
37 eqid ⊢ LSubSp ⁡ C = LSubSp ⁡ C
38 37 lsssssubg ⊢ C ∈ LMod → LSubSp ⁡ C ⊆ SubGrp ⁡ C
39 24 38 syl ⊢ φ → LSubSp ⁡ C ⊆ SubGrp ⁡ C
40 13 37 12 lspsncl ⊢ C ∈ LMod ∧ G ∈ F → J ⁡ G ∈ LSubSp ⁡ C
41 24 19 40 syl2anc ⊢ φ → J ⁡ G ∈ LSubSp ⁡ C
42 39 41 sseldd ⊢ φ → J ⁡ G ∈ SubGrp ⁡ C
43 eqid ⊢ LSubSp ⁡ U = LSubSp ⁡ U
44 1 3 8 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
45 4 43 6 lspsncl ⊢ U ∈ LMod ∧ Y ∈ V → N ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ U
46 44 10 45 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ U
47 1 2 3 43 7 37 8 46 mapdcl2 ⊢ φ → M ⁡ N ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ C
48 39 47 sseldd ⊢ φ → M ⁡ N ⁡ Y ∈ SubGrp ⁡ C
49 18 11 42 48 lsmelvalm ⊢ φ → t ∈ J ⁡ G ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y ↔ ∃ w ∈ J ⁡ G ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
50 36 49 bitr4d ⊢ φ → ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ t ∈ J ⁡ G ⊕ ˙ M ⁡ N ⁡ Y
51 22 50 mpbird ⊢ φ → ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
52 ovex ⊢ g · ˙ G ∈ V
53 oveq1 ⊢ w = g · ˙ G → w R z = g · ˙ G R z
54 53 eqeq2d ⊢ w = g · ˙ G → t = w R z ↔ t = g · ˙ G R z
55 54 rexbidv ⊢ w = g · ˙ G → ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z
56 52 55 ceqsexv ⊢ ∃ w w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z
57 56 rexbii ⊢ ∃ g ∈ B ∃ w w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ g ∈ B ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z
58 rexcom4 ⊢ ∃ g ∈ B ∃ w w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z ↔ ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
59 57 58 bitr3i ⊢ ∃ g ∈ B ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z ↔ ∃ w ∃ g ∈ B w = g · ˙ G ∧ ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = w R z
60 51 59 sylibr ⊢ φ → ∃ g ∈ B ∃ z ∈ M ⁡ N ⁡ Y t = g · ˙ G R z