Metamath Proof Explorer


Theorem baerlem5alem2

Description: Lemma for baerlem5a . (Contributed by NM, 9-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses baerlem3.v ⊢ V = Base W
baerlem3.m ⊢ - ˙ = - W
baerlem3.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
baerlem3.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
baerlem3.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
baerlem3.w ⊢ φ → W ∈ LVec
baerlem3.x ⊢ φ → X ∈ V
baerlem3.c ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
baerlem3.d ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
baerlem3.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
baerlem3.z ⊢ φ → Z ∈ V ∖ 0 ˙
baerlem3.p ⊢ + ˙ = + W
baerlem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
baerlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
baerlem3.b ⊢ B = Base R
baerlem3.a ⊢ ⨣ ˙ = + R
baerlem3.l ⊢ L = - R
baerlem3.q ⊢ Q = 0 R
baerlem3.i ⊢ I = inv g ⁡ R
Assertion baerlem5alem2 ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 baerlem3.v ⊢ V = Base W
2 baerlem3.m ⊢ - ˙ = - W
3 baerlem3.o ⊢ 0 ˙ = 0 W
4 baerlem3.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ W
5 baerlem3.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
6 baerlem3.w ⊢ φ → W ∈ LVec
7 baerlem3.x ⊢ φ → X ∈ V
8 baerlem3.c ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
9 baerlem3.d ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
10 baerlem3.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
11 baerlem3.z ⊢ φ → Z ∈ V ∖ 0 ˙
12 baerlem3.p ⊢ + ˙ = + W
13 baerlem3.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
14 baerlem3.r ⊢ R = Scalar ⁡ W
15 baerlem3.b ⊢ B = Base R
16 baerlem3.a ⊢ ⨣ ˙ = + R
17 baerlem3.l ⊢ L = - R
18 baerlem3.q ⊢ Q = 0 R
19 baerlem3.i ⊢ I = inv g ⁡ R
20 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
21 6 20 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
22 lmodabl ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Abel
23 21 22 syl ⊢ φ → W ∈ Abel
24 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
25 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
26 1 12 2 23 7 24 25 ablsubsub4 ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ Z = X - ˙ Y + ˙ Z
27 26 sneqd ⊢ φ → X - ˙ Y - ˙ Z = X - ˙ Y + ˙ Z
28 27 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
29 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X - ˙ Y ∈ V
30 21 7 24 29 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Y ∈ V
31 1 2 4 5 lspsntrim ⊢ W ∈ LMod ∧ X - ˙ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
32 21 30 25 31 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
33 28 32 eqsstrrd ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
34 1 2 23 7 25 24 ablsub32 ⊢ φ → X - ˙ Z - ˙ Y = X - ˙ Y - ˙ Z
35 34 26 eqtrd ⊢ φ → X - ˙ Z - ˙ Y = X - ˙ Y + ˙ Z
36 35 sneqd ⊢ φ → X - ˙ Z - ˙ Y = X - ˙ Y + ˙ Z
37 36 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Z - ˙ Y = N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
38 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Z ∈ V → X - ˙ Z ∈ V
39 21 7 25 38 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Z ∈ V
40 1 2 4 5 lspsntrim ⊢ W ∈ LMod ∧ X - ˙ Z ∈ V ∧ Y ∈ V → N ⁡ X - ˙ Z - ˙ Y ⊆ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
41 21 39 24 40 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Z - ˙ Y ⊆ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
42 37 41 eqsstrrd ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
43 33 42 ssind ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
44 elin ⊢ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y ↔ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y
45 1 12 14 15 13 4 5 21 30 25 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
46 1 12 14 15 13 4 5 21 39 24 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y ↔ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
47 45 46 anbi12d ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
48 44 47 bitrid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
49 simp11 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → φ
50 49 6 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → W ∈ LVec
51 49 7 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → X ∈ V
52 49 8 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
53 49 9 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
54 49 10 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → Y ∈ V ∖ 0 ˙
55 49 11 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → Z ∈ V ∖ 0 ˙
56 simp12l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → a ∈ B
57 simp12r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → b ∈ B
58 simp2l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → d ∈ B
59 simp2r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → e ∈ B
60 simp13 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
61 simp3 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y
62 1 2 3 4 5 50 51 52 53 54 55 12 13 14 15 16 17 18 19 56 57 58 59 60 61 baerlem5alem1 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z
63 49 21 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → W ∈ LMod
64 1 12 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y + ˙ Z ∈ V
65 21 24 25 64 syl3anc ⊢ φ → Y + ˙ Z ∈ V
66 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Y + ˙ Z ∈ V → X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V
67 21 7 65 66 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V
68 49 67 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V
69 1 13 14 15 5 63 56 68 ellspsni ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → a · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
70 62 69 eqeltrd ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
71 70 3exp ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → d ∈ B ∧ e ∈ B → j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
72 71 rexlimdvv ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
73 72 3exp ⊢ φ → a ∈ B ∧ b ∈ B → j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
74 73 rexlimdvv ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
75 74 impd ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ X - ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Z + ˙ e · ˙ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
76 48 75 sylbid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
77 76 ssrdv ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y ⊆ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z
78 43 77 eqssd ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z = N ⁡ X - ˙ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ Y