Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem25

Description: Lemma for lcfr . Special case of lcfrlem35 when ( ( JY )I ) is zero. (Contributed by NM, 11-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfrlem17.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
lcfrlem17.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem17.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem17.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.a โŠข ๐ด = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
lcfrlem17.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
lcfrlem17.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
lcfrlem17.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
lcfrlem22.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
lcfrlem24.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem24.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem24.q โŠข ๐‘„ = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem24.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem24.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†ฆ ( ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘… โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘ฅ } ) ๐‘ฃ = ( ๐‘ค + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ฅ ) ) ) ) )
lcfrlem24.ib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
lcfrlem24.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem25.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem25.jz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ๐‘„ )
lcfrlem25.in โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
Assertion lcfrlem25 ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfrlem17.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 lcfrlem17.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 lcfrlem17.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
4 lcfrlem17.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
5 lcfrlem17.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
6 lcfrlem17.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
7 lcfrlem17.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
8 lcfrlem17.a โŠข ๐ด = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
9 lcfrlem17.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
10 lcfrlem17.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
11 lcfrlem17.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
12 lcfrlem17.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
13 lcfrlem22.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
14 lcfrlem24.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
15 lcfrlem24.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
16 lcfrlem24.q โŠข ๐‘„ = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
17 lcfrlem24.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
18 lcfrlem24.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†ฆ ( ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘… โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘ฅ } ) ๐‘ฃ = ( ๐‘ค + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ฅ ) ) ) ) )
19 lcfrlem24.ib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
20 lcfrlem24.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
21 lcfrlem25.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
22 lcfrlem25.jz โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ๐‘„ )
23 lcfrlem25.in โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
24 eqid โŠข ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ )
25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 24 lcfrlem23 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) = ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 lcfrlem24 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) = ( ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
27 inss2 โŠข ( ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) )
28 26 27 eqsstrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
29 1 3 9 dvhlvec โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 lcfrlem22 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด )
31 6 7 8 29 30 19 23 lsatel โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( ๐‘ โ€˜ { ๐ผ } ) )
32 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ )
33 1 3 9 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
34 eqid โŠข ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
35 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ท ) = ( 0g โ€˜ ๐ท )
36 eqid โŠข { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } = { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) }
37 1 2 3 4 5 14 15 17 6 34 20 21 35 36 18 9 11 lcfrlem10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
38 34 20 32 lkrlss โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
39 33 37 38 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
40 4 8 33 30 lsatssv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‰ )
41 40 19 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
42 4 15 16 34 20 33 37 41 ellkr2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ผ โˆˆ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โ†” ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ๐‘„ ) )
43 22 42 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
44 32 7 33 39 43 lspsnel5a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐ผ } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
45 31 44 eqsstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
46 32 lsssssubg โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โŠ† ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
47 33 46 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โŠ† ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
48 10 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
49 11 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ )
50 prssi โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โŠ† ๐‘‰ )
51 48 49 50 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โŠ† ๐‘‰ )
52 1 3 4 32 2 dochlss โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โŠ† ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
53 9 51 52 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
54 47 53 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
55 4 32 7 33 48 49 lspprcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
56 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 lcfrlem17 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
57 56 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘‰ )
58 57 snssd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } โŠ† ๐‘‰ )
59 1 3 4 32 2 dochlss โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } โŠ† ๐‘‰ ) โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
60 9 58 59 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
61 32 lssincl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
62 33 55 60 61 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
63 13 62 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
64 47 63 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
65 47 39 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
66 24 lsmlub โŠข ( ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ๐ต โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆง ๐ต โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โ†” ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
67 54 64 65 66 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆง ๐ต โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โ†” ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
68 28 45 67 mpbi2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
69 25 68 eqsstrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
70 eqid โŠข ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ )
71 1 2 3 4 6 70 9 56 dochsnshp โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
72 1 2 3 4 5 14 15 17 6 34 20 21 35 36 18 9 11 lcfrlem13 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐ท ) } ) )
73 eldifsni โŠข ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐ท ) } ) โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
74 72 73 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
75 70 34 20 21 35 29 37 lduallkr3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) โ†” ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) ) )
76 74 75 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
77 70 29 71 76 lshpcmp โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โŠ† ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) โ†” ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) )
78 69 77 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )