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Theorem pjpjpre

Description: Decomposition of a vector into projections. This formulation of axpjpj avoids pjhth . (Contributed by Mario Carneiro, 15-May-2014) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses pjpjpre.1 ⊢ φ → H ∈ C ℋ
pjpjpre.2 ⊢ φ → A ∈ H + ℋ ⊥ ⁡ H
Assertion pjpjpre ⊢ φ → A = proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pjpjpre.1 ⊢ φ → H ∈ C ℋ
2 pjpjpre.2 ⊢ φ → A ∈ H + ℋ ⊥ ⁡ H
3 chsh ⊢ H ∈ C ℋ → H ∈ S ℋ
4 1 3 syl ⊢ φ → H ∈ S ℋ
5 shocsh ⊢ H ∈ S ℋ → ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ
6 4 5 syl ⊢ φ → ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ
7 shsel ⊢ H ∈ S ℋ ∧ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ → A ∈ H + ℋ ⊥ ⁡ H ↔ ∃ x ∈ H ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
8 4 6 7 syl2anc ⊢ φ → A ∈ H + ℋ ⊥ ⁡ H ↔ ∃ x ∈ H ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
9 2 8 mpbid ⊢ φ → ∃ x ∈ H ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
10 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → A = x + ℎ y
11 simprll ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → x ∈ H
12 simprlr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → y ∈ ⊥ ⁡ H
13 rspe ⊢ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
14 12 10 13 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
15 pjpreeq ⊢ H ∈ C ℋ ∧ A ∈ H + ℋ ⊥ ⁡ H → proj ℎ ⁡ H ⁡ A = x ↔ x ∈ H ∧ ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
16 1 2 15 syl2anc ⊢ φ → proj ℎ ⁡ H ⁡ A = x ↔ x ∈ H ∧ ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
17 16 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → proj ℎ ⁡ H ⁡ A = x ↔ x ∈ H ∧ ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y
18 11 14 17 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → proj ℎ ⁡ H ⁡ A = x
19 shococss ⊢ H ∈ S ℋ → H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
20 4 19 syl ⊢ φ → H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
21 20 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
22 21 11 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
23 1 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → H ∈ C ℋ
24 23 3 syl ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → H ∈ S ℋ
25 shel ⊢ H ∈ S ℋ ∧ x ∈ H → x ∈ ℋ
26 24 11 25 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → x ∈ ℋ
27 24 5 syl ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ
28 shel ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H → y ∈ ℋ
29 27 12 28 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → y ∈ ℋ
30 ax-hvcom ⊢ x ∈ ℋ ∧ y ∈ ℋ → x + ℎ y = y + ℎ x
31 26 29 30 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → x + ℎ y = y + ℎ x
32 10 31 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → A = y + ℎ x
33 rspe ⊢ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H ∧ A = y + ℎ x → ∃ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H A = y + ℎ x
34 22 32 33 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → ∃ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H A = y + ℎ x
35 choccl ⊢ H ∈ C ℋ → ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
36 1 35 syl ⊢ φ → ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ
37 shocsh ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ → ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ
38 6 37 syl ⊢ φ → ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ
39 shless ⊢ H ∈ S ℋ ∧ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ ∧ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ ∧ H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H → H + ℋ ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ H
40 4 38 6 20 39 syl31anc ⊢ φ → H + ℋ ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ H
41 shscom ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ ∧ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H ∈ S ℋ → ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H = ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ H
42 6 38 41 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H = ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ H
43 40 42 sseqtrrd ⊢ φ → H + ℋ ⊥ ⁡ H ⊆ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
44 43 2 sseldd ⊢ φ → A ∈ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H
45 pjpreeq ⊢ ⊥ ⁡ H ∈ C ℋ ∧ A ∈ ⊥ ⁡ H + ℋ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H → proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A = y ↔ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ ∃ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H A = y + ℎ x
46 36 44 45 syl2anc ⊢ φ → proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A = y ↔ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ ∃ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H A = y + ℎ x
47 46 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A = y ↔ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ ∃ x ∈ ⊥ ⁡ ⊥ ⁡ H A = y + ℎ x
48 12 34 47 mpbir2and ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A = y
49 18 48 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A = x + ℎ y
50 10 49 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H ∧ A = x + ℎ y → A = proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A
51 50 exp32 ⊢ φ → x ∈ H ∧ y ∈ ⊥ ⁡ H → A = x + ℎ y → A = proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A
52 51 rexlimdvv ⊢ φ → ∃ x ∈ H ∃ y ∈ ⊥ ⁡ H A = x + ℎ y → A = proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A
53 9 52 mpd ⊢ φ → A = proj ℎ ⁡ H ⁡ A + ℎ proj ℎ ⁡ ⊥ ⁡ H ⁡ A