Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem38

Description: Lemma for lcfr . Combine lcfrlem27 and lcfrlem37 . (Contributed by NM, 11-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfrlem38.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
lcfrlem38.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem38.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem38.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.q โŠข ๐‘„ = ( LSubSp โ€˜ ๐ท )
lcfrlem38.c โŠข ๐ถ = { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) }
lcfrlem38.e โŠข ๐ธ = โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) )
lcfrlem38.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
lcfrlem38.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘„ )
lcfrlem38.gs โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โІ ๐ถ )
lcfrlem38.xe โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
lcfrlem38.ye โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
lcfrlem38.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
lcfrlem38.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โ‰  0 )
lcfrlem38.sp โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
lcfrlem38.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
lcfrlem38.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
lcfrlem38.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
lcfrlem38.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem38.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem38.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 ) ) ) ) )
Assertion lcfrlem38 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfrlem38.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 lcfrlem38.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 lcfrlem38.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
4 lcfrlem38.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
5 lcfrlem38.f โŠข ๐น = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
6 lcfrlem38.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
7 lcfrlem38.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
8 lcfrlem38.q โŠข ๐‘„ = ( LSubSp โ€˜ ๐ท )
9 lcfrlem38.c โŠข ๐ถ = { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) }
10 lcfrlem38.e โŠข ๐ธ = โˆช ๐‘” โˆˆ ๐บ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘” ) )
11 lcfrlem38.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
12 lcfrlem38.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘„ )
13 lcfrlem38.gs โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โІ ๐ถ )
14 lcfrlem38.xe โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
15 lcfrlem38.ye โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
16 lcfrlem38.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
17 lcfrlem38.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
18 lcfrlem38.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โ‰  0 )
19 lcfrlem38.sp โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
20 lcfrlem38.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
21 lcfrlem38.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
22 lcfrlem38.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
23 lcfrlem38.n โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
24 lcfrlem38.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
25 lcfrlem38.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
26 lcfrlem38.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
27 lcfrlem38.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
28 lcfrlem38.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 ) ) ) ) )
29 eqid โŠข ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
30 11 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
31 1 2 3 24 6 7 8 10 11 12 14 lcfrlem4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ )
32 eldifsn โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘‹ โ‰  0 ) )
33 31 17 32 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
34 33 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
35 1 2 3 24 6 7 8 10 11 12 15 lcfrlem4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ )
36 eldifsn โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘Œ โ‰  0 ) )
37 35 18 36 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
38 37 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
39 20 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
40 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘† ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
41 22 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
42 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) )
43 23 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐ผ โ‰  0 )
44 12 8 eleqtrdi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) )
45 44 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) )
46 13 9 sseqtrdi 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‘“ ) } )
47 46 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐บ โІ { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } )
48 14 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
49 15 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
50 1 2 3 24 4 16 19 29 30 34 38 39 21 25 26 40 27 28 41 6 7 42 43 45 47 10 48 49 lcfrlem27 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )
51 11 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
52 33 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
53 37 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
54 20 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
55 22 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
56 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) )
57 eqid โŠข ( invr โ€˜ ๐‘† ) = ( invr โ€˜ ๐‘† )
58 eqid โŠข ( -g โ€˜ ๐ท ) = ( -g โ€˜ ๐ท )
59 eqid โŠข ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘† ) 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 ) ) ) = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) ( -g โ€˜ ๐ท ) ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘† ) 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 ) ) )
60 44 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ ( LSubSp โ€˜ ๐ท ) )
61 46 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐บ โІ { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } )
62 14 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ธ )
63 15 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ธ )
64 1 2 3 24 4 16 19 29 51 52 53 54 21 25 26 40 27 28 55 6 7 56 57 58 59 60 61 10 62 63 lcfrlem37 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐‘† ) ) โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )
65 50 64 pm2.61dane โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ธ )