Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem35

Description: Lemma for lcfr . (Contributed by NM, 2-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 )
lcfrlem28.jn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ๐‘„ )
lcfrlem29.i โŠข ๐น = ( invr โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem30.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
lcfrlem30.c โŠข ๐ถ = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
Assertion lcfrlem35 ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )

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 lcfrlem28.jn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ๐‘„ )
23 lcfrlem29.i โŠข ๐น = ( invr โ€˜ ๐‘† )
24 lcfrlem30.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
25 lcfrlem30.c โŠข ๐ถ = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
26 eqid โŠข ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ )
27 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 26 lcfrlem23 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) = ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
28 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 ) ) ) )
29 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘† ) = ( .r โ€˜ ๐‘† )
30 eqid โŠข ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
31 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท )
32 1 3 9 dvhlvec โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
33 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ท ) = ( 0g โ€˜ ๐ท )
34 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‘“ ) }
35 1 2 3 4 5 14 15 17 6 30 20 21 33 34 18 9 10 lcfrlem10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
36 1 2 3 4 5 14 15 17 6 30 20 21 33 34 18 9 11 lcfrlem10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
37 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ )
38 1 3 9 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
39 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 lcfrlem22 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด )
40 37 8 38 39 lsatlssel โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
41 4 37 lssel โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ๐ผ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
42 40 19 41 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
43 4 15 29 16 23 30 21 31 24 32 35 36 42 22 25 20 lcfrlem2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) ) โˆฉ ( ๐ฟ โ€˜ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
44 28 43 eqsstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
45 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 lcfrlem28 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
46 6 7 8 32 39 19 45 lsatel โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( ๐‘ โ€˜ { ๐ผ } ) )
47 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 lcfrlem30 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
48 30 20 37 lkrlss โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ๐ถ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
49 38 47 48 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
50 4 15 29 16 23 30 21 31 24 32 35 36 42 22 25 20 lcfrlem3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
51 37 7 38 49 50 lspsnel5a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐ผ } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
52 46 51 eqsstrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
53 37 lsssssubg โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โІ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
54 38 53 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( LSubSp โ€˜ ๐‘ˆ ) โІ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
55 10 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
56 11 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ )
57 prssi โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โІ ๐‘‰ )
58 55 56 57 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โІ ๐‘‰ )
59 1 3 4 37 2 dochlss โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง { ๐‘‹ , ๐‘Œ } โІ 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 54 60 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
62 54 40 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
63 54 49 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
64 26 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ถ ) โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆง ๐ต โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) โ†” ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
65 61 62 63 64 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆง ๐ต โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) โ†” ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
66 44 52 65 mpbi2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) ( LSSum โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐ต ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
67 27 66 eqsstrrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )
68 eqid โŠข ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ )
69 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 lcfrlem17 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
70 1 2 3 4 6 68 9 69 dochsnshp โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
71 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 lcfrlem34 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
72 68 30 20 21 33 32 47 lduallkr3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) โ†” ๐ถ โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) ) )
73 71 72 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ ( LSHyp โ€˜ ๐‘ˆ ) )
74 68 32 70 73 lshpcmp โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) โІ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) โ†” ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
75 67 74 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) )