Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem37

Description: Lemma for lcfr . (Contributed by NM, 8-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 ) ) )
lcfrlem37.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) )
lcfrlem37.gs โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โІ { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } )
lcfrlem37.e โŠข ๐ธ = โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) )
lcfrlem37.xe โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
lcfrlem37.ye โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
Assertion lcfrlem37 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )

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 lcfrlem37.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) )
27 lcfrlem37.gs โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โІ { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } )
28 lcfrlem37.e โŠข ๐ธ = โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) )
29 lcfrlem37.xe โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
30 lcfrlem37.ye โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
31 eqid โŠข ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) = ( LSubSp โ€˜ ๐ท )
32 1 3 9 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
33 eqid โŠข ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
34 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ท ) = ( 0g โ€˜ ๐ท )
35 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‘“ ) }
36 eldifsni โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
37 10 36 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
38 eldifsn โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( ๐ธ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) )
39 29 37 38 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐ธ โˆ– { 0 } ) )
40 1 2 3 4 5 14 15 17 6 33 20 21 34 35 18 9 31 26 27 28 39 lcfrlem16 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ๐บ )
41 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท )
42 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 lcfrlem29 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) โˆˆ ๐‘… )
43 eldifsni โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘Œ โ‰  0 )
44 11 43 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โ‰  0 )
45 eldifsn โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ( ๐ธ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ โˆง ๐‘Œ โ‰  0 ) )
46 30 44 45 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐ธ โˆ– { 0 } ) )
47 1 2 3 4 5 14 15 17 6 33 20 21 34 35 18 9 31 26 27 28 46 lcfrlem16 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ๐บ )
48 15 17 21 41 31 32 26 42 47 ldualssvscl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( 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 ) ) โˆˆ ๐บ )
49 21 24 31 32 26 40 48 ldualssvsubcl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 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 ) ) ) โˆˆ ๐บ )
50 25 49 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ ๐บ )
51 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 lcfrlem36 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
52 2fveq3 โŠข ( ๐‘” = ๐ถ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) = ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) )
53 52 eleq2d โŠข ( ๐‘” = ๐ถ โ†’ ( ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) โ†” ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) )
54 53 rspcev โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ ๐บ โˆง ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐ถ ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐บ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) )
55 50 51 54 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐บ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) )
56 eliun โŠข ( ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) โ†” โˆƒ ๐‘” โˆˆ ๐บ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) )
57 55 56 sylibr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) ) )
58 57 28 eleqtrrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )