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Theorem lspprel

Description: Member of the span of a pair of vectors. (Contributed by NM, 10-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses lsppr.v 𝑉 = ( Base ‘ 𝑊 )
lsppr.a + = ( +g𝑊 )
lsppr.f 𝐹 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
lsppr.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝐹 )
lsppr.t · = ( ·𝑠𝑊 )
lsppr.n 𝑁 = ( LSpan ‘ 𝑊 )
lsppr.w ( 𝜑𝑊 ∈ LMod )
lsppr.x ( 𝜑𝑋𝑉 )
lsppr.y ( 𝜑𝑌𝑉 )
Assertion lspprel ( 𝜑 → ( 𝑍 ∈ ( 𝑁 ‘ { 𝑋 , 𝑌 } ) ↔ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lsppr.v 𝑉 = ( Base ‘ 𝑊 )
2 lsppr.a + = ( +g𝑊 )
3 lsppr.f 𝐹 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
4 lsppr.k 𝐾 = ( Base ‘ 𝐹 )
5 lsppr.t · = ( ·𝑠𝑊 )
6 lsppr.n 𝑁 = ( LSpan ‘ 𝑊 )
7 lsppr.w ( 𝜑𝑊 ∈ LMod )
8 lsppr.x ( 𝜑𝑋𝑉 )
9 lsppr.y ( 𝜑𝑌𝑉 )
10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 lsppr ( 𝜑 → ( 𝑁 ‘ { 𝑋 , 𝑌 } ) = { 𝑣 ∣ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑣 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) } )
11 10 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑍 ∈ ( 𝑁 ‘ { 𝑋 , 𝑌 } ) ↔ 𝑍 ∈ { 𝑣 ∣ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑣 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) } ) )
12 id ( 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) → 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) )
13 ovex ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ∈ V
14 12 13 eqeltrdi ( 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) → 𝑍 ∈ V )
15 14 rexlimivw ( ∃ 𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) → 𝑍 ∈ V )
16 15 rexlimivw ( ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) → 𝑍 ∈ V )
17 eqeq1 ( 𝑣 = 𝑍 → ( 𝑣 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ↔ 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ) )
18 17 2rexbidv ( 𝑣 = 𝑍 → ( ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑣 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ↔ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ) )
19 16 18 elab3 ( 𝑍 ∈ { 𝑣 ∣ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑣 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) } ↔ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) )
20 11 19 bitrdi ( 𝜑 → ( 𝑍 ∈ ( 𝑁 ‘ { 𝑋 , 𝑌 } ) ↔ ∃ 𝑘𝐾𝑙𝐾 𝑍 = ( ( 𝑘 · 𝑋 ) + ( 𝑙 · 𝑌 ) ) ) )