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Theorem baerlem5bmN

Description: An equality that holds when X , Y , Z are independent (non-colinear) vectors. Subtraction version of second equation of part (5) in Baer p. 46. TODO: This is the subtraction version, may not be needed. TODO: delete if baerlem5abmN is used. (Contributed by NM, 24-May-2015) (New usage is discouraged.)

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 ˙
baerlem5a.p ⊢ + ˙ = + W
Assertion baerlem5bmN ⊢ 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 baerlem5a.p ⊢ + ˙ = + W
13 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
14 11 eldifad ⊢ φ → Z ∈ V
15 eqid ⊢ inv g ⁡ W = inv g ⁡ W
16 1 12 15 2 grpsubval ⊢ Y ∈ V ∧ Z ∈ V → Y - ˙ Z = Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
17 13 14 16 syl2anc ⊢ φ → Y - ˙ Z = Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
18 17 sneqd ⊢ φ → Y - ˙ Z = Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
19 18 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z
20 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
21 6 20 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
22 1 15 lmodvnegcl ⊢ W ∈ LMod ∧ Z ∈ V → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V
23 21 14 22 syl2anc ⊢ φ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V
24 eqid ⊢ LSubSp ⁡ W = LSubSp ⁡ W
25 1 24 5 21 13 14 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ Y Z ∈ LSubSp ⁡ W
26 3 24 21 25 7 8 lssneln0 ⊢ φ → X ∈ V ∖ 0 ˙
27 1 5 6 7 13 14 8 lspindpi ⊢ φ → N ⁡ X ≠ N ⁡ Y ∧ N ⁡ X ≠ N ⁡ Z
28 27 simpld ⊢ φ → N ⁡ X ≠ N ⁡ Y
29 1 3 5 6 26 13 28 lspsnne1 ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y
30 9 necomd ⊢ φ → N ⁡ Z ≠ N ⁡ Y
31 1 3 5 6 11 13 30 lspsnne1 ⊢ φ → ¬ Z ∈ N ⁡ Y
32 1 5 6 7 14 13 31 8 lspexchn2 ⊢ φ → ¬ Z ∈ N ⁡ Y X
33 lmodgrp ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Grp
34 21 33 syl ⊢ φ → W ∈ Grp
35 34 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → W ∈ Grp
36 14 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → Z ∈ V
37 1 15 grpinvinv ⊢ W ∈ Grp ∧ Z ∈ V → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = Z
38 35 36 37 syl2anc ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = Z
39 21 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → W ∈ LMod
40 1 24 5 21 13 7 lspprcl ⊢ φ → N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W
41 40 adantr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W
42 simpr ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
43 24 15 lssvnegcl ⊢ W ∈ LMod ∧ N ⁡ Y X ∈ LSubSp ⁡ W ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
44 39 41 42 43 syl3anc ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
45 38 44 eqeltrrd ⊢ φ ∧ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X → Z ∈ N ⁡ Y X
46 32 45 mtand ⊢ φ → ¬ inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ N ⁡ Y X
47 1 5 6 23 7 13 29 46 lspexchn2 ⊢ φ → ¬ X ∈ N ⁡ Y inv g ⁡ W ⁡ Z
48 1 15 5 lspsnneg ⊢ W ∈ LMod ∧ Z ∈ V → N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Z
49 21 14 48 syl2anc ⊢ φ → N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Z
50 9 49 neeqtrrd ⊢ φ → N ⁡ Y ≠ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z
51 1 3 15 grpinvnzcl ⊢ W ∈ Grp ∧ Z ∈ V ∖ 0 ˙ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V ∖ 0 ˙
52 34 11 51 syl2anc ⊢ φ → inv g ⁡ W ⁡ Z ∈ V ∖ 0 ˙
53 1 2 3 4 5 6 7 47 50 10 52 12 baerlem5b ⊢ φ → N ⁡ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
54 49 oveq2d ⊢ φ → N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z
55 17 eqcomd ⊢ φ → Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = Y - ˙ Z
56 55 oveq2d ⊢ φ → X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = X - ˙ Y - ˙ Z
57 56 sneqd ⊢ φ → X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = X - ˙ Y - ˙ Z
58 57 fveq2d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z = N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z
59 58 oveq1d ⊢ φ → N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ X = N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
60 54 59 ineq12d ⊢ φ → N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ inv g ⁡ W ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y + ˙ inv g ⁡ W ⁡ Z ⊕ ˙ N ⁡ X = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X
61 19 53 60 3eqtrd ⊢ φ → N ⁡ Y - ˙ Z = N ⁡ Y ⊕ ˙ N ⁡ Z ∩ N ⁡ X - ˙ Y - ˙ Z ⊕ ˙ N ⁡ X