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Theorem pj1eu

Description: Uniqueness of a left projection. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses pj1eu.a ⊢ + ˙ = + G
pj1eu.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ G
pj1eu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
pj1eu.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
pj1eu.2 ⊢ φ → T ∈ SubGrp ⁡ G
pj1eu.3 ⊢ φ → U ∈ SubGrp ⁡ G
pj1eu.4 ⊢ φ → T ∩ U = 0 ˙
pj1eu.5 ⊢ φ → T ⊆ Z ⁡ U
Assertion pj1eu ⊢ φ ∧ X ∈ T ⊕ ˙ U → ∃! x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pj1eu.a ⊢ + ˙ = + G
2 pj1eu.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ G
3 pj1eu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
4 pj1eu.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
5 pj1eu.2 ⊢ φ → T ∈ SubGrp ⁡ G
6 pj1eu.3 ⊢ φ → U ∈ SubGrp ⁡ G
7 pj1eu.4 ⊢ φ → T ∩ U = 0 ˙
8 pj1eu.5 ⊢ φ → T ⊆ Z ⁡ U
9 1 2 lsmelval ⊢ T ∈ SubGrp ⁡ G ∧ U ∈ SubGrp ⁡ G → X ∈ T ⊕ ˙ U ↔ ∃ x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y
10 5 6 9 syl2anc ⊢ φ → X ∈ T ⊕ ˙ U ↔ ∃ x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y
11 10 biimpa ⊢ φ ∧ X ∈ T ⊕ ˙ U → ∃ x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y
12 reeanv ⊢ ∃ y ∈ U ∃ v ∈ U X = x + ˙ y ∧ X = u + ˙ v ↔ ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v
13 eqtr2 ⊢ X = x + ˙ y ∧ X = u + ˙ v → x + ˙ y = u + ˙ v
14 5 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → T ∈ SubGrp ⁡ G
15 6 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → U ∈ SubGrp ⁡ G
16 7 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → T ∩ U = 0 ˙
17 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → T ⊆ Z ⁡ U
18 simplrl ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → x ∈ T
19 simplrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → u ∈ T
20 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → y ∈ U
21 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → v ∈ U
22 1 3 4 14 15 16 17 18 19 20 21 subgdisjb ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → x + ˙ y = u + ˙ v ↔ x = u ∧ y = v
23 simpl ⊢ x = u ∧ y = v → x = u
24 22 23 biimtrdi ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → x + ˙ y = u + ˙ v → x = u
25 13 24 syl5 ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T ∧ y ∈ U ∧ v ∈ U → X = x + ˙ y ∧ X = u + ˙ v → x = u
26 25 rexlimdvva ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T → ∃ y ∈ U ∃ v ∈ U X = x + ˙ y ∧ X = u + ˙ v → x = u
27 12 26 biimtrrid ⊢ φ ∧ x ∈ T ∧ u ∈ T → ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v → x = u
28 27 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ T ∀ u ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v → x = u
29 28 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ T ⊕ ˙ U → ∀ x ∈ T ∀ u ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v → x = u
30 oveq1 ⊢ x = u → x + ˙ y = u + ˙ y
31 30 eqeq2d ⊢ x = u → X = x + ˙ y ↔ X = u + ˙ y
32 31 rexbidv ⊢ x = u → ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ↔ ∃ y ∈ U X = u + ˙ y
33 oveq2 ⊢ y = v → u + ˙ y = u + ˙ v
34 33 eqeq2d ⊢ y = v → X = u + ˙ y ↔ X = u + ˙ v
35 34 cbvrexvw ⊢ ∃ y ∈ U X = u + ˙ y ↔ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v
36 32 35 bitrdi ⊢ x = u → ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ↔ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v
37 36 reu4 ⊢ ∃! x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ↔ ∃ x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∀ x ∈ T ∀ u ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y ∧ ∃ v ∈ U X = u + ˙ v → x = u
38 11 29 37 sylanbrc ⊢ φ ∧ X ∈ T ⊕ ˙ U → ∃! x ∈ T ∃ y ∈ U X = x + ˙ y