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Theorem lshpkrlem5

Description: Lemma for lshpkrex . Part of showing linearity of G . (Contributed by NM, 16-Jul-2014)

Ref Expression
Hypotheses lshpkrlem.v V = Base W
lshpkrlem.a + ˙ = + W
lshpkrlem.n N = LSpan W
lshpkrlem.p ˙ = LSSum W
lshpkrlem.h H = LSHyp W
lshpkrlem.w φ W LVec
lshpkrlem.u φ U H
lshpkrlem.z φ Z V
lshpkrlem.x φ X V
lshpkrlem.e φ U ˙ N Z = V
lshpkrlem.d D = Scalar W
lshpkrlem.k K = Base D
lshpkrlem.t · ˙ = W
lshpkrlem.o 0 ˙ = 0 D
lshpkrlem.g G = x V ι k K | y U x = y + ˙ k · ˙ Z
Assertion lshpkrlem5 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v = l D G u + D G v

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lshpkrlem.v V = Base W
2 lshpkrlem.a + ˙ = + W
3 lshpkrlem.n N = LSpan W
4 lshpkrlem.p ˙ = LSSum W
5 lshpkrlem.h H = LSHyp W
6 lshpkrlem.w φ W LVec
7 lshpkrlem.u φ U H
8 lshpkrlem.z φ Z V
9 lshpkrlem.x φ X V
10 lshpkrlem.e φ U ˙ N Z = V
11 lshpkrlem.d D = Scalar W
12 lshpkrlem.k K = Base D
13 lshpkrlem.t · ˙ = W
14 lshpkrlem.o 0 ˙ = 0 D
15 lshpkrlem.g G = x V ι k K | y U x = y + ˙ k · ˙ Z
16 eqid 0 W = 0 W
17 eqid Cntz W = Cntz W
18 simp11 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z φ
19 18 6 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z W LVec
20 lveclmod W LVec W LMod
21 19 20 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z W LMod
22 eqid LSubSp W = LSubSp W
23 22 lsssssubg W LMod LSubSp W SubGrp W
24 21 23 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z LSubSp W SubGrp W
25 6 20 syl φ W LMod
26 22 5 25 7 lshplss φ U LSubSp W
27 18 26 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z U LSubSp W
28 24 27 sseldd φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z U SubGrp W
29 18 8 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z Z V
30 1 22 3 lspsncl W LMod Z V N Z LSubSp W
31 21 29 30 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z N Z LSubSp W
32 24 31 sseldd φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z N Z SubGrp W
33 1 16 3 4 5 6 7 8 10 lshpdisj φ U N Z = 0 W
34 18 33 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z U N Z = 0 W
35 lmodabl W LMod W Abel
36 21 35 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z W Abel
37 17 36 28 32 ablcntzd φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z U Cntz W N Z
38 simp23r φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z z U
39 simp12 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l K
40 simp22 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z r U
41 11 13 12 22 lssvscl W LMod U LSubSp W l K r U l · ˙ r U
42 21 27 39 40 41 syl22anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ r U
43 simp23l φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z s U
44 2 22 lssvacl W LMod U LSubSp W l · ˙ r U s U l · ˙ r + ˙ s U
45 21 27 42 43 44 syl22anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ r + ˙ s U
46 simp13 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z u V
47 1 11 13 12 lmodvscl W LMod l K u V l · ˙ u V
48 21 39 46 47 syl3anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ u V
49 simp21 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z v V
50 1 2 lmodvacl W LMod l · ˙ u V v V l · ˙ u + ˙ v V
51 21 48 49 50 syl3anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v V
52 6 adantr φ l · ˙ u + ˙ v V W LVec
53 7 adantr φ l · ˙ u + ˙ v V U H
54 8 adantr φ l · ˙ u + ˙ v V Z V
55 simpr φ l · ˙ u + ˙ v V l · ˙ u + ˙ v V
56 10 adantr φ l · ˙ u + ˙ v V U ˙ N Z = V
57 1 2 3 4 5 52 53 54 55 56 11 12 13 14 15 lshpkrlem2 φ l · ˙ u + ˙ v V G l · ˙ u + ˙ v K
58 18 51 57 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v K
59 1 13 11 12 3 21 58 29 lspsneli φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z N Z
60 6 adantr φ u V W LVec
61 7 adantr φ u V U H
62 8 adantr φ u V Z V
63 simpr φ u V u V
64 10 adantr φ u V U ˙ N Z = V
65 1 2 3 4 5 60 61 62 63 64 11 12 13 14 15 lshpkrlem2 φ u V G u K
66 18 46 65 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G u K
67 eqid D = D
68 11 12 67 lmodmcl W LMod l K G u K l D G u K
69 21 39 66 68 syl3anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l D G u K
70 6 adantr φ v V W LVec
71 7 adantr φ v V U H
72 8 adantr φ v V Z V
73 simpr φ v V v V
74 10 adantr φ v V U ˙ N Z = V
75 1 2 3 4 5 70 71 72 73 74 11 12 13 14 15 lshpkrlem2 φ v V G v K
76 18 49 75 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G v K
77 eqid + D = + D
78 11 12 77 lmodacl W LMod l D G u K G v K l D G u + D G v K
79 21 69 76 78 syl3anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l D G u + D G v K
80 1 13 11 12 3 21 79 29 lspsneli φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l D G u + D G v · ˙ Z N Z
81 simp33 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z
82 simp1 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z φ l K u V
83 1 22 lssel U LSubSp W r U r V
84 27 40 83 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z r V
85 1 22 lssel U LSubSp W s U s V
86 27 43 85 syl2anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z s V
87 simp31 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z u = r + ˙ G u · ˙ Z
88 simp32 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z
89 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 lshpkrlem4 φ l K u V v V r V s V u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l D G u + D G v · ˙ Z
90 82 49 84 86 87 88 89 syl132anc φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l D G u + D G v · ˙ Z
91 81 90 eqtr3d φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z = l · ˙ r + ˙ s + ˙ l D G u + D G v · ˙ Z
92 2 16 17 28 32 34 37 38 45 59 80 91 subgdisj2 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z = l D G u + D G v · ˙ Z
93 1 3 4 5 16 25 7 8 10 lshpne0 φ Z 0 W
94 18 93 syl φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z Z 0 W
95 1 13 11 12 16 19 58 79 29 94 lvecvscan2 φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z = l D G u + D G v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v = l D G u + D G v
96 92 95 mpbid φ l K u V v V r U s U z U u = r + ˙ G u · ˙ Z v = s + ˙ G v · ˙ Z l · ˙ u + ˙ v = z + ˙ G l · ˙ u + ˙ v · ˙ Z G l · ˙ u + ˙ v = l D G u + D G v