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Theorem spansncvi

Description: Hilbert space has the covering property (using spans of singletons to represent atoms). Exercise 5 of Kalmbach p. 153. (Contributed by NM, 7-Jun-2004) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses spansncv.1 ⊢ A ∈ C ℋ
spansncv.2 ⊢ B ∈ C ℋ
spansncv.3 ⊢ C ∈ ℋ
Assertion spansncvi ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → B = A ∨ ℋ span ⁡ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 spansncv.1 ⊢ A ∈ C ℋ
2 spansncv.2 ⊢ B ∈ C ℋ
3 spansncv.3 ⊢ C ∈ ℋ
4 simpr ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C
5 pssss ⊢ A ⊂ B → A ⊆ B
6 5 adantr ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → A ⊆ B
7 pssnel ⊢ A ⊂ B → ∃ x x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A
8 ssel2 ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ x ∈ B → x ∈ A ∨ ℋ span ⁡ C
9 1 3 spansnji ⊢ A + ℋ span ⁡ C = A ∨ ℋ span ⁡ C
10 9 eleq2i ⊢ x ∈ A + ℋ span ⁡ C ↔ x ∈ A ∨ ℋ span ⁡ C
11 3 spansnchi ⊢ span ⁡ C ∈ C ℋ
12 1 11 chseli ⊢ x ∈ A + ℋ span ⁡ C ↔ ∃ y ∈ A ∃ z ∈ span ⁡ C x = y + ℎ z
13 10 12 bitr3i ⊢ x ∈ A ∨ ℋ span ⁡ C ↔ ∃ y ∈ A ∃ z ∈ span ⁡ C x = y + ℎ z
14 eleq1 ⊢ x = y + ℎ z → x ∈ B ↔ y + ℎ z ∈ B
15 14 biimpac ⊢ x ∈ B ∧ x = y + ℎ z → y + ℎ z ∈ B
16 5 sselda ⊢ A ⊂ B ∧ y ∈ A → y ∈ B
17 2 chshii ⊢ B ∈ S ℋ
18 shsubcl ⊢ B ∈ S ℋ ∧ y + ℎ z ∈ B ∧ y ∈ B → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
19 17 18 mp3an1 ⊢ y + ℎ z ∈ B ∧ y ∈ B → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
20 15 16 19 syl2an ⊢ x ∈ B ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ y ∈ A → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
21 20 exp43 ⊢ x ∈ B → x = y + ℎ z → A ⊂ B → y ∈ A → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
22 21 com14 ⊢ y ∈ A → x = y + ℎ z → A ⊂ B → x ∈ B → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
23 22 imp45 ⊢ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → y + ℎ z - ℎ y ∈ B
24 1 cheli ⊢ y ∈ A → y ∈ ℋ
25 11 cheli ⊢ z ∈ span ⁡ C → z ∈ ℋ
26 hvpncan2 ⊢ y ∈ ℋ ∧ z ∈ ℋ → y + ℎ z - ℎ y = z
27 24 25 26 syl2an ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C → y + ℎ z - ℎ y = z
28 27 eleq1d ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C → y + ℎ z - ℎ y ∈ B ↔ z ∈ B
29 23 28 imbitrid ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C → y ∈ A ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
30 29 imp ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
31 30 anandis ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
32 31 exp45 ⊢ y ∈ A → z ∈ span ⁡ C → x = y + ℎ z → A ⊂ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
33 32 imp41 ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → z ∈ B
34 33 adantrr ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A → z ∈ B
35 oveq2 ⊢ z = 0 ℎ → y + ℎ z = y + ℎ 0 ℎ
36 ax-hvaddid ⊢ y ∈ ℋ → y + ℎ 0 ℎ = y
37 24 36 syl ⊢ y ∈ A → y + ℎ 0 ℎ = y
38 35 37 sylan9eqr ⊢ y ∈ A ∧ z = 0 ℎ → y + ℎ z = y
39 38 eqeq2d ⊢ y ∈ A ∧ z = 0 ℎ → x = y + ℎ z ↔ x = y
40 eleq1a ⊢ y ∈ A → x = y → x ∈ A
41 40 adantr ⊢ y ∈ A ∧ z = 0 ℎ → x = y → x ∈ A
42 39 41 sylbid ⊢ y ∈ A ∧ z = 0 ℎ → x = y + ℎ z → x ∈ A
43 42 impancom ⊢ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z → z = 0 ℎ → x ∈ A
44 43 necon3bd ⊢ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z → ¬ x ∈ A → z ≠ 0 ℎ
45 44 imp ⊢ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z ∧ ¬ x ∈ A → z ≠ 0 ℎ
46 spansnss ⊢ B ∈ S ℋ ∧ z ∈ B → span ⁡ z ⊆ B
47 17 46 mpan ⊢ z ∈ B → span ⁡ z ⊆ B
48 spansneleq ⊢ C ∈ ℋ ∧ z ≠ 0 ℎ → z ∈ span ⁡ C → span ⁡ z = span ⁡ C
49 3 48 mpan ⊢ z ≠ 0 ℎ → z ∈ span ⁡ C → span ⁡ z = span ⁡ C
50 49 imp ⊢ z ≠ 0 ℎ ∧ z ∈ span ⁡ C → span ⁡ z = span ⁡ C
51 50 sseq1d ⊢ z ≠ 0 ℎ ∧ z ∈ span ⁡ C → span ⁡ z ⊆ B ↔ span ⁡ C ⊆ B
52 47 51 imbitrid ⊢ z ≠ 0 ℎ ∧ z ∈ span ⁡ C → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
53 52 ancoms ⊢ z ∈ span ⁡ C ∧ z ≠ 0 ℎ → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
54 45 53 sylan2 ⊢ z ∈ span ⁡ C ∧ y ∈ A ∧ x = y + ℎ z ∧ ¬ x ∈ A → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
55 54 exp44 ⊢ z ∈ span ⁡ C → y ∈ A → x = y + ℎ z → ¬ x ∈ A → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
56 55 com12 ⊢ y ∈ A → z ∈ span ⁡ C → x = y + ℎ z → ¬ x ∈ A → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
57 56 imp41 ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ ¬ x ∈ A → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
58 57 adantrl ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A → z ∈ B → span ⁡ C ⊆ B
59 34 58 mpd ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C ∧ x = y + ℎ z ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
60 59 exp43 ⊢ y ∈ A ∧ z ∈ span ⁡ C → x = y + ℎ z → A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
61 60 rexlimivv ⊢ ∃ y ∈ A ∃ z ∈ span ⁡ C x = y + ℎ z → A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
62 13 61 sylbi ⊢ x ∈ A ∨ ℋ span ⁡ C → A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
63 8 62 syl ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ x ∈ B → A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
64 63 imp ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ x ∈ B ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
65 64 anandirs ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ A ⊂ B ∧ x ∈ B → ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
66 65 expimpd ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ A ⊂ B → x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
67 66 exlimdv ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ A ⊂ B → ∃ x x ∈ B ∧ ¬ x ∈ A → span ⁡ C ⊆ B
68 7 67 syl5 ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C ∧ A ⊂ B → A ⊂ B → span ⁡ C ⊆ B
69 68 ex ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → A ⊂ B → A ⊂ B → span ⁡ C ⊆ B
70 69 pm2.43d ⊢ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → A ⊂ B → span ⁡ C ⊆ B
71 70 impcom ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → span ⁡ C ⊆ B
72 1 11 2 chlubii ⊢ A ⊆ B ∧ span ⁡ C ⊆ B → A ∨ ℋ span ⁡ C ⊆ B
73 6 71 72 syl2anc ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → A ∨ ℋ span ⁡ C ⊆ B
74 4 73 eqssd ⊢ A ⊂ B ∧ B ⊆ A ∨ ℋ span ⁡ C → B = A ∨ ℋ span ⁡ C