Metamath Proof Explorer


Theorem baerlem5blem2

Description: Lemma for baerlem5b . (Contributed by NM, 13-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 baerlem5blem2 ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X

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 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
23 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
24 1 12 5 4 lspsntri ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → N ⁡ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
25 21 22 23 24 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
26 1 12 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y + ˙ Z ∈ V
27 21 22 23 26 syl3anc ⊢ φ → Y + ˙ Z ∈ V
28 1 2 lmodvsubcl ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V ∧ Y + ˙ Z ∈ V → X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V
29 21 7 27 28 syl3anc ⊢ φ → X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V
30 1 2 5 21 29 7 lspsnsub ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z - ˙ X = N ⁡ X - ˙ X - ˙ Y + ˙ Z
31 lmodabl ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Abel
32 21 31 syl ⊢ φ → W ∈ Abel
33 1 2 32 7 27 ablnncan ⊢ φ → X - ˙ X - ˙ Y + ˙ Z = Y + ˙ Z
34 33 sneqd ⊢ φ → X - ˙ X - ˙ Y + ˙ Z = Y + ˙ Z
35 34 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ X - ˙ Y + ˙ Z = N ⁡ Y + ˙ Z
36 30 35 eqtrd ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z - ˙ X = N ⁡ Y + ˙ Z
37 1 2 4 5 lspsntrim ⊢ W ∈ LMod ∧ X - ˙ Y + ˙ Z ∈ V ∧ X ∈ V → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z - ˙ X ⊆ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
38 21 29 7 37 syl3anc ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z - ˙ X ⊆ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
39 36 38 eqsstrrd ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
40 25 39 ssind ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ Z ⊆ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
41 elin ⊢ j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X ↔ j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
42 1 12 14 15 13 4 5 21 22 23 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
43 1 12 14 15 13 4 5 21 29 7 lsmspsn ⊢ φ → j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X ↔ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X
44 42 43 anbi12d ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∧ j ∈ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X
45 41 44 bitrid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X ↔ ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X
46 simp11 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → φ
47 46 6 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → W ∈ LVec
48 46 7 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → X ∈ V
49 46 8 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → ¬ X ∈ N ⁡ Y Z
50 46 9 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → N ⁡ Y ≠ N ⁡ Z
51 46 10 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → Y ∈ V ∖ 0 ˙
52 46 11 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → Z ∈ V ∖ 0 ˙
53 simp12l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → a ∈ B
54 simp12r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → b ∈ B
55 simp2l ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → d ∈ B
56 simp2r ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → e ∈ B
57 simp13 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z
58 simp3 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X
59 1 2 3 4 5 47 48 49 50 51 52 12 13 14 15 16 17 18 19 53 54 55 56 57 58 baerlem5blem1 ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j = I ⁡ d · ˙ Y + ˙ Z
60 46 21 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → W ∈ LMod
61 14 lmodring ⊢ W ∈ LMod → R ∈ Ring
62 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
63 46 21 61 62 4syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → R ∈ Grp
64 15 19 grpinvcl ⊢ R ∈ Grp ∧ d ∈ B → I ⁡ d ∈ B
65 63 55 64 syl2anc ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → I ⁡ d ∈ B
66 46 27 syl ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → Y + ˙ Z ∈ V
67 1 13 14 15 5 60 65 66 ellspsni ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → I ⁡ d · ˙ Y + ˙ Z ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
68 59 67 eqeltrd ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ d ∈ B ∧ e ∈ B ∧ j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
69 68 3exp ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → d ∈ B ∧ e ∈ B → j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
70 69 rexlimdvv ⊢ φ ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
71 70 3exp ⊢ φ → a ∈ B ∧ b ∈ B → j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
72 71 rexlimdvv ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z → ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
73 72 impd ⊢ φ → ∃ a ∈ B ∃ b ∈ B j = a · ˙ Y + ˙ b · ˙ Z ∧ ∃ d ∈ B ∃ e ∈ B j = d · ˙ X - ˙ Y + ˙ Z + ˙ e · ˙ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
74 45 73 sylbid ⊢ φ → j ∈ N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X → j ∈ N ⁡ Y + ˙ Z
75 74 ssrdv ⊢ φ → N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X ⊆ N ⁡ Y + ˙ Z
76 40 75 eqssd ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X