Metamath Proof Explorer


Theorem pjci

Description: Two subspaces commute iff their projections commute. Lemma 4 of Kalmbach p. 67. (Contributed by NM, 26-Nov-2000) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses pjclem1.1 ⊢ G ∈ C ℋ
pjclem1.2 ⊢ H ∈ C ℋ
Assertion pjci ⊢ G 𝐶 ℋ H ↔ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjclem1.1 ⊢ G ∈ C ℋ
2 pjclem1.2 ⊢ H ∈ C ℋ
3 1 2 pjclem2 ⊢ G 𝐶 ℋ H → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G
4 1 2 pjclem4 ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ H
5 1 2 pjclem3 ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G
6 2 choccli ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
7 1 6 pjclem4 ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
8 5 7 syl ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
9 4 8 oveq12d ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ H + op proj ℎ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
10 df-iop ⊢ I op = proj ℎ ⁡ ℋ
11 10 coeq2i ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ I op = proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ℋ
12 1 pjfi ⊢ proj ℎ ⁡ G : ℋ ⟶ ℋ
13 12 hoid1i ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ I op = proj ℎ ⁡ G
14 11 13 eqtr3i ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ℋ = proj ℎ ⁡ G
15 2 pjtoi ⊢ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ ℋ
16 15 coeq2i ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ℋ
17 2 pjfi ⊢ proj ℎ ⁡ H : ℋ ⟶ ℋ
18 6 pjfi ⊢ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H : ℋ ⟶ ℋ
19 1 17 18 pjsdii ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H
20 16 19 eqtr3i ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ℋ = proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H
21 14 20 eqtr3i ⊢ proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H + op proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H
22 inss2 ⊢ G ∩ H ⊆ H
23 1 choccli ⊢ ⊥ ⁡ G ∈ C ℋ
24 2 23 chub2i ⊢ H ⊆ ⊥ ⁡ G ∨ ℋ H
25 22 24 sstri ⊢ G ∩ H ⊆ ⊥ ⁡ G ∨ ℋ H
26 1 2 chdmm3i ⊢ ⊥ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H = ⊥ ⁡ G ∨ ℋ H
27 25 26 sseqtrri ⊢ G ∩ H ⊆ ⊥ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
28 1 2 chincli ⊢ G ∩ H ∈ C ℋ
29 1 6 chincli ⊢ G ∩ ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
30 28 29 pjscji ⊢ G ∩ H ⊆ ⊥ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H → proj ℎ ⁡ G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ H + op proj ℎ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
31 27 30 ax-mp ⊢ proj ℎ ⁡ G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H = proj ℎ ⁡ G ∩ H + op proj ℎ ⁡ G ∩ ⊥ ⁡ H
32 9 21 31 3eqtr4g ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H
33 28 29 chjcli ⊢ G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
34 1 33 pj11i ⊢ proj ℎ ⁡ G = proj ℎ ⁡ G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H ↔ G = G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H
35 32 34 sylib ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → G = G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H
36 1 2 cmbri ⊢ G 𝐶 ℋ H ↔ G = G ∩ H ∨ ℋ G ∩ ⊥ ⁡ H
37 35 36 sylibr ⊢ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G → G 𝐶 ℋ H
38 3 37 impbii ⊢ G 𝐶 ℋ H ↔ proj ℎ ⁡ G ∘ proj ℎ ⁡ H = proj ℎ ⁡ H ∘ proj ℎ ⁡ G