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Theorem dochsatshpb

Description: The orthocomplement of a subspace atom is a hyperplane. (Contributed by NM, 29-Oct-2014)

Ref Expression
Hypotheses dochsatshpb.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
dochsatshpb.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
dochsatshpb.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
dochsatshpb.s ⊢ S = LSubSp ⁡ U
dochsatshpb.a ⊢ A = LSAtoms ⁡ U
dochsatshpb.y ⊢ Y = LSHyp ⁡ U
dochsatshpb.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
dochsatshpb.q ⊢ φ → Q ∈ S
Assertion dochsatshpb ⊢ φ → Q ∈ A ↔ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dochsatshpb.h ⊢ H = LHyp ⁡ K
2 dochsatshpb.o ⊢ ⊥ ˙ = ocH ⁡ K ⁡ W
3 dochsatshpb.u ⊢ U = DVecH ⁡ K ⁡ W
4 dochsatshpb.s ⊢ S = LSubSp ⁡ U
5 dochsatshpb.a ⊢ A = LSAtoms ⁡ U
6 dochsatshpb.y ⊢ Y = LSHyp ⁡ U
7 dochsatshpb.k ⊢ φ → K ∈ HL ∧ W ∈ H
8 dochsatshpb.q ⊢ φ → Q ∈ S
9 7 adantr ⊢ φ ∧ Q ∈ A → K ∈ HL ∧ W ∈ H
10 simpr ⊢ φ ∧ Q ∈ A → Q ∈ A
11 1 3 2 5 6 9 10 dochsatshp ⊢ φ ∧ Q ∈ A → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y
12 eqid ⊢ Base U = Base U
13 12 4 lssss ⊢ Q ∈ S → Q ⊆ Base U
14 8 13 syl ⊢ φ → Q ⊆ Base U
15 eqid ⊢ DIsoH ⁡ K ⁡ W = DIsoH ⁡ K ⁡ W
16 1 15 3 12 2 dochcl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
17 7 14 16 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
18 1 15 2 dochoc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ Q
19 7 17 18 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ Q
20 19 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ Q
21 1 3 7 dvhlmod ⊢ φ → U ∈ LMod
22 21 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → U ∈ LMod
23 simpr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y
24 12 6 22 23 lshpne ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ Base U
25 20 24 eqnetrd ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ Base U
26 eqid ⊢ 0 U = 0 U
27 1 3 12 2 dochssv ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U
28 7 14 27 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U
29 1 2 3 12 26 7 28 dochn0nv ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ 0 U ↔ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ Base U
30 29 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ 0 U ↔ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ Base U
31 25 30 mpbird ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ 0 U
32 1 3 12 4 2 dochlss ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ Q ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
33 7 14 32 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
34 12 4 lssss ⊢ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U
35 33 34 syl ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U
36 1 3 12 4 2 dochlss ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
37 7 35 36 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
38 37 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
39 26 4 lssne0 ⊢ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ 0 U ↔ ∃ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q v ≠ 0 U
40 38 39 syl ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ≠ 0 U ↔ ∃ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q v ≠ 0 U
41 31 40 mpbid ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ∃ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q v ≠ 0 U
42 7 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → K ∈ HL ∧ W ∈ H
43 42 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → K ∈ HL ∧ W ∈ H
44 17 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
45 44 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
46 43 45 18 syl2anc ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ Q
47 eqid ⊢ LSpan ⁡ U = LSpan ⁡ U
48 22 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → U ∈ LMod
49 38 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S
50 simp2 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q
51 4 47 48 49 50 ellspsn5 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ v ⊆ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q
52 12 4 lssel ⊢ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ S ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q → v ∈ Base U
53 49 50 52 syl2anc ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → v ∈ Base U
54 1 3 12 47 15 dihlsprn ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ v ∈ Base U → LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
55 43 53 54 syl2anc ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
56 1 15 3 12 2 dochcl ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ Base U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
57 7 35 56 syl2anc ⊢ φ → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
58 57 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
59 58 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W
60 1 15 2 43 55 59 dochord ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ v ⊆ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ↔ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
61 51 60 mpbid ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
62 46 61 eqsstrrd ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
63 1 3 7 dvhlvec ⊢ φ → U ∈ LVec
64 63 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → U ∈ LVec
65 64 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → U ∈ LVec
66 simp1r ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y
67 simp3 ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → v ≠ 0 U
68 12 47 26 5 lsatlspsn2 ⊢ U ∈ LMod ∧ v ∈ Base U ∧ v ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ A
69 48 53 67 68 syl3anc ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ A
70 1 3 2 5 6 43 69 dochsatshp ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ Y
71 6 65 66 70 lshpcmp ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ Q ⊆ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v ↔ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
72 62 71 mpbid ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
73 72 fveq2d ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v
74 1 15 2 dochoc ⊢ K ∈ HL ∧ W ∈ H ∧ LSpan ⁡ U ⁡ v ∈ ran ⁡ DIsoH ⁡ K ⁡ W → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v = LSpan ⁡ U ⁡ v
75 43 55 74 syl2anc ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ LSpan ⁡ U ⁡ v = LSpan ⁡ U ⁡ v
76 73 75 eqtrd ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q = LSpan ⁡ U ⁡ v
77 76 69 eqeltrd ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y ∧ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∧ v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ A
78 77 rexlimdv3a ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ∃ v ∈ ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q v ≠ 0 U → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ A
79 41 78 mpd ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ A
80 8 adantr ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → Q ∈ S
81 1 2 3 4 5 42 80 dochsat ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → ⊥ ˙ ⁡ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ A ↔ Q ∈ A
82 79 81 mpbid ⊢ φ ∧ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y → Q ∈ A
83 11 82 impbida ⊢ φ → Q ∈ A ↔ ⊥ ˙ ⁡ Q ∈ Y