Metamath Proof Explorer


Theorem spanunsni

Description: The span of the union of a closed subspace with a singleton equals the span of its union with an orthogonal singleton. (Contributed by NM, 3-Jun-2004) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses spanunsn.1 A C
spanunsn.2 B
Assertion spanunsni span A B = span A proj A B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 spanunsn.1 A C
2 spanunsn.2 B
3 1 chshii A S
4 snssi B B
5 spancl B span B S
6 2 4 5 mp2b span B S
7 3 6 shseli x A + span B y A z span B x = y + z
8 2 elspansni z span B w z = w B
9 1 2 pjclii proj A B A
10 shmulcl A S w proj A B A w proj A B A
11 3 9 10 mp3an13 w w proj A B A
12 shaddcl A S y A w proj A B A y + w proj A B A
13 11 12 syl3an3 A S y A w y + w proj A B A
14 3 13 mp3an1 y A w y + w proj A B A
15 1 choccli A C
16 15 2 pjhclii proj A B
17 spansnmul proj A B w w proj A B span proj A B
18 16 17 mpan w w proj A B span proj A B
19 18 adantl y A w w proj A B span proj A B
20 1 2 pjpji B = proj A B + proj A B
21 20 oveq2i w B = w proj A B + proj A B
22 1 2 pjhclii proj A B
23 ax-hvdistr1 w proj A B proj A B w proj A B + proj A B = w proj A B + w proj A B
24 22 16 23 mp3an23 w w proj A B + proj A B = w proj A B + w proj A B
25 21 24 eqtrid w w B = w proj A B + w proj A B
26 25 adantl y A w w B = w proj A B + w proj A B
27 26 oveq2d y A w y + w B = y + w proj A B + w proj A B
28 1 cheli y A y
29 hvmulcl w proj A B w proj A B
30 22 29 mpan2 w w proj A B
31 hvmulcl w proj A B w proj A B
32 16 31 mpan2 w w proj A B
33 30 32 jca w w proj A B w proj A B
34 ax-hvass y w proj A B w proj A B y + w proj A B + w proj A B = y + w proj A B + w proj A B
35 34 3expb y w proj A B w proj A B y + w proj A B + w proj A B = y + w proj A B + w proj A B
36 28 33 35 syl2an y A w y + w proj A B + w proj A B = y + w proj A B + w proj A B
37 27 36 eqtr4d y A w y + w B = y + w proj A B + w proj A B
38 rspceov y + w proj A B A w proj A B span proj A B y + w B = y + w proj A B + w proj A B v A u span proj A B y + w B = v + u
39 14 19 37 38 syl3anc y A w v A u span proj A B y + w B = v + u
40 snssi proj A B proj A B
41 spancl proj A B span proj A B S
42 16 40 41 mp2b span proj A B S
43 3 42 shseli y + w B A + span proj A B v A u span proj A B y + w B = v + u
44 39 43 sylibr y A w y + w B A + span proj A B
45 oveq2 z = w B y + z = y + w B
46 45 eqeq2d z = w B x = y + z x = y + w B
47 46 biimpa z = w B x = y + z x = y + w B
48 eleq1 x = y + w B x A + span proj A B y + w B A + span proj A B
49 48 biimparc y + w B A + span proj A B x = y + w B x A + span proj A B
50 44 47 49 syl2an y A w z = w B x = y + z x A + span proj A B
51 50 exp43 y A w z = w B x = y + z x A + span proj A B
52 51 rexlimdv y A w z = w B x = y + z x A + span proj A B
53 8 52 syl5bi y A z span B x = y + z x A + span proj A B
54 53 rexlimdv y A z span B x = y + z x A + span proj A B
55 54 rexlimiv y A z span B x = y + z x A + span proj A B
56 7 55 sylbi x A + span B x A + span proj A B
57 3 42 shseli x A + span proj A B y A z span proj A B x = y + z
58 16 elspansni z span proj A B w z = w proj A B
59 negcl w w
60 shmulcl A S w proj A B A w proj A B A
61 3 9 60 mp3an13 w w proj A B A
62 59 61 syl w w proj A B A
63 shaddcl A S w proj A B A y A w proj A B + y A
64 62 63 syl3an2 A S w y A w proj A B + y A
65 3 64 mp3an1 w y A w proj A B + y A
66 65 ancoms y A w w proj A B + y A
67 spansnmul B w w B span B
68 2 67 mpan w w B span B
69 68 adantl y A w w B span B
70 hvm1neg w proj A B -1 w proj A B = w proj A B
71 22 70 mpan2 w -1 w proj A B = w proj A B
72 71 oveq2d w w proj A B + -1 w proj A B = w proj A B + w proj A B
73 hvnegid w proj A B w proj A B + -1 w proj A B = 0
74 30 73 syl w w proj A B + -1 w proj A B = 0
75 hvmulcl w proj A B w proj A B
76 59 22 75 sylancl w w proj A B
77 ax-hvcom w proj A B w proj A B w proj A B + w proj A B = w proj A B + w proj A B
78 30 76 77 syl2anc w w proj A B + w proj A B = w proj A B + w proj A B
79 72 74 78 3eqtr3d w 0 = w proj A B + w proj A B
80 79 adantl y A w 0 = w proj A B + w proj A B
81 80 oveq1d y A w 0 + y + w proj A B = w proj A B + w proj A B + y + w proj A B
82 hvaddcl y w proj A B y + w proj A B
83 28 32 82 syl2an y A w y + w proj A B
84 hvaddid2 y + w proj A B 0 + y + w proj A B = y + w proj A B
85 83 84 syl y A w 0 + y + w proj A B = y + w proj A B
86 76 30 jca w w proj A B w proj A B
87 86 adantl y A w w proj A B w proj A B
88 28 32 anim12i y A w y w proj A B
89 hvadd4 w proj A B w proj A B y w proj A B w proj A B + w proj A B + y + w proj A B = w proj A B + y + w proj A B + w proj A B
90 87 88 89 syl2anc y A w w proj A B + w proj A B + y + w proj A B = w proj A B + y + w proj A B + w proj A B
91 81 85 90 3eqtr3d y A w y + w proj A B = w proj A B + y + w proj A B + w proj A B
92 26 oveq2d y A w w proj A B + y + w B = w proj A B + y + w proj A B + w proj A B
93 91 92 eqtr4d y A w y + w proj A B = w proj A B + y + w B
94 rspceov w proj A B + y A w B span B y + w proj A B = w proj A B + y + w B v A u span B y + w proj A B = v + u
95 66 69 93 94 syl3anc y A w v A u span B y + w proj A B = v + u
96 3 6 shseli y + w proj A B A + span B v A u span B y + w proj A B = v + u
97 95 96 sylibr y A w y + w proj A B A + span B
98 oveq2 z = w proj A B y + z = y + w proj A B
99 98 eqeq2d z = w proj A B x = y + z x = y + w proj A B
100 99 biimpa z = w proj A B x = y + z x = y + w proj A B
101 eleq1 x = y + w proj A B x A + span B y + w proj A B A + span B
102 101 biimparc y + w proj A B A + span B x = y + w proj A B x A + span B
103 97 100 102 syl2an y A w z = w proj A B x = y + z x A + span B
104 103 exp43 y A w z = w proj A B x = y + z x A + span B
105 104 rexlimdv y A w z = w proj A B x = y + z x A + span B
106 58 105 syl5bi y A z span proj A B x = y + z x A + span B
107 106 rexlimdv y A z span proj A B x = y + z x A + span B
108 107 rexlimiv y A z span proj A B x = y + z x A + span B
109 57 108 sylbi x A + span proj A B x A + span B
110 56 109 impbii x A + span B x A + span proj A B
111 110 eqriv A + span B = A + span proj A B
112 1 chssii A
113 2 4 ax-mp B
114 112 113 spanuni span A B = span A + span B
115 spanid A S span A = A
116 3 115 ax-mp span A = A
117 116 oveq1i span A + span B = A + span B
118 114 117 eqtri span A B = A + span B
119 16 40 ax-mp proj A B
120 112 119 spanuni span A proj A B = span A + span proj A B
121 116 oveq1i span A + span proj A B = A + span proj A B
122 120 121 eqtri span A proj A B = A + span proj A B
123 111 118 122 3eqtr4i span A B = span A proj A B