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Theorem spanunsni

Description: The span of the union of a closed subspace with a singleton equals the span of its union with an orthogonal singleton. (Contributed by NM, 3-Jun-2004) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses spanunsn.1 𝐴C
spanunsn.2 𝐵 ∈ ℋ
Assertion spanunsni ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { 𝐵 } ) ) = ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 spanunsn.1 𝐴C
2 spanunsn.2 𝐵 ∈ ℋ
3 1 chshii 𝐴S
4 snssi ( 𝐵 ∈ ℋ → { 𝐵 } ⊆ ℋ )
5 spancl ( { 𝐵 } ⊆ ℋ → ( span ‘ { 𝐵 } ) ∈ S )
6 2 4 5 mp2b ( span ‘ { 𝐵 } ) ∈ S
7 3 6 shseli ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ↔ ∃ 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) )
8 2 elspansni ( 𝑧 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) ↔ ∃ 𝑤 ∈ ℂ 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) )
9 1 2 pjclii ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ 𝐴
10 shmulcl ( ( 𝐴S𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ 𝐴 ) → ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 )
11 3 9 10 mp3an13 ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 )
12 shaddcl ( ( 𝐴S𝑦𝐴 ∧ ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ 𝐴 )
13 11 12 syl3an3 ( ( 𝐴S𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ 𝐴 )
14 3 13 mp3an1 ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ 𝐴 )
15 1 choccli ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ∈ C
16 15 2 pjhclii ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ
17 spansnmul ( ( ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
18 16 17 mpan ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
19 18 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
20 1 2 pjpji 𝐵 = ( ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) + ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) )
21 20 oveq2i ( 𝑤 · 𝐵 ) = ( 𝑤 · ( ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) + ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) )
22 1 2 pjhclii ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ
23 ax-hvdistr1 ( ( 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ∧ ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ) → ( 𝑤 · ( ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) + ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
24 22 16 23 mp3an23 ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · ( ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) + ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
25 21 24 syl5eq ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · 𝐵 ) = ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
26 25 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑤 · 𝐵 ) = ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
27 26 oveq2d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( 𝑦 + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
28 1 cheli ( 𝑦𝐴𝑦 ∈ ℋ )
29 hvmulcl ( ( 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ) → ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
30 22 29 mpan2 ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
31 hvmulcl ( ( 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ) → ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
32 16 31 mpan2 ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
33 30 32 jca ( 𝑤 ∈ ℂ → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) )
34 ax-hvass ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) → ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑦 + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
35 34 3expb ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) ) → ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑦 + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
36 28 33 35 syl2an ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑦 + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
37 27 36 eqtr4d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
38 rspceov ( ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ∧ ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) → ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
39 14 19 37 38 syl3anc ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
40 snssi ( ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ → { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ⊆ ℋ )
41 spancl ( { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ⊆ ℋ → ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ∈ S )
42 16 40 41 mp2b ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ∈ S
43 3 42 shseli ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ↔ ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
44 39 43 sylibr ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
45 oveq2 ( 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) → ( 𝑦 + 𝑧 ) = ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) )
46 45 eqeq2d ( 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ↔ 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ) )
47 46 biimpa ( ( 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ) → 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) )
48 eleq1 ( 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ↔ ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ) )
49 48 biimparc ( ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
50 44 47 49 syl2an ( ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) ∧ ( 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
51 50 exp43 ( 𝑦𝐴 → ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ) ) ) )
52 51 rexlimdv ( 𝑦𝐴 → ( ∃ 𝑤 ∈ ℂ 𝑧 = ( 𝑤 · 𝐵 ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ) ) )
53 8 52 syl5bi ( 𝑦𝐴 → ( 𝑧 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ) ) )
54 53 rexlimdv ( 𝑦𝐴 → ( ∃ 𝑧 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ) )
55 54 rexlimiv ( ∃ 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
56 7 55 sylbi ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
57 3 42 shseli ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) ↔ ∃ 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) )
58 16 elspansni ( 𝑧 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ↔ ∃ 𝑤 ∈ ℂ 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) )
59 negcl ( 𝑤 ∈ ℂ → - 𝑤 ∈ ℂ )
60 shmulcl ( ( 𝐴S ∧ - 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ 𝐴 ) → ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 )
61 3 9 60 mp3an13 ( - 𝑤 ∈ ℂ → ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 )
62 59 61 syl ( 𝑤 ∈ ℂ → ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴 )
63 shaddcl ( ( 𝐴S ∧ ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ 𝐴𝑦𝐴 ) → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
64 62 63 syl3an2 ( ( 𝐴S𝑤 ∈ ℂ ∧ 𝑦𝐴 ) → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
65 3 64 mp3an1 ( ( 𝑤 ∈ ℂ ∧ 𝑦𝐴 ) → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
66 65 ancoms ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) ∈ 𝐴 )
67 spansnmul ( ( 𝐵 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑤 · 𝐵 ) ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) )
68 2 67 mpan ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑤 · 𝐵 ) ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) )
69 68 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑤 · 𝐵 ) ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) )
70 hvm1neg ( ( 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ) → ( - 1 · ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) )
71 22 70 mpan2 ( 𝑤 ∈ ℂ → ( - 1 · ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) )
72 71 oveq2d ( 𝑤 ∈ ℂ → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 1 · ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
73 hvnegid ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 1 · ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = 0 )
74 30 73 syl ( 𝑤 ∈ ℂ → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 1 · ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = 0 )
75 hvmulcl ( ( - 𝑤 ∈ ℂ ∧ ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ∈ ℋ ) → ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
76 59 22 75 sylancl ( 𝑤 ∈ ℂ → ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ )
77 ax-hvcom ( ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
78 30 76 77 syl2anc ( 𝑤 ∈ ℂ → ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
79 72 74 78 3eqtr3d ( 𝑤 ∈ ℂ → 0 = ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
80 79 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → 0 = ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
81 80 oveq1d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 0 + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
82 hvaddcl ( ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ℋ )
83 28 32 82 syl2an ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ℋ )
84 hvaddid2 ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ℋ → ( 0 + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
85 83 84 syl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 0 + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
86 76 30 jca ( 𝑤 ∈ ℂ → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) )
87 86 adantl ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) )
88 28 32 anim12i ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) )
89 hvadd4 ( ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) ∧ ( 𝑦 ∈ ℋ ∧ ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∈ ℋ ) ) → ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
90 87 88 89 syl2anc ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) ) + ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
91 81 85 90 3eqtr3d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
92 26 oveq2d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( ( 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
93 91 92 eqtr4d ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) )
94 rspceov ( ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) ∈ 𝐴 ∧ ( 𝑤 · 𝐵 ) ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) ∧ ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( ( ( - 𝑤 · ( ( proj𝐴 ) ‘ 𝐵 ) ) + 𝑦 ) + ( 𝑤 · 𝐵 ) ) ) → ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
95 66 69 93 94 syl3anc ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
96 3 6 shseli ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ↔ ∃ 𝑣𝐴𝑢 ∈ ( span ‘ { 𝐵 } ) ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) = ( 𝑣 + 𝑢 ) )
97 95 96 sylibr ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) → ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) )
98 oveq2 ( 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) → ( 𝑦 + 𝑧 ) = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
99 98 eqeq2d ( 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ↔ 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) )
100 99 biimpa ( ( 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ) → 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) )
101 eleq1 ( 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) → ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ↔ ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ) )
102 101 biimparc ( ( ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) )
103 97 100 102 syl2an ( ( ( 𝑦𝐴𝑤 ∈ ℂ ) ∧ ( 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) ∧ 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) )
104 103 exp43 ( 𝑦𝐴 → ( 𝑤 ∈ ℂ → ( 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ) ) ) )
105 104 rexlimdv ( 𝑦𝐴 → ( ∃ 𝑤 ∈ ℂ 𝑧 = ( 𝑤 · ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ) ) )
106 58 105 syl5bi ( 𝑦𝐴 → ( 𝑧 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) → ( 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ) ) )
107 106 rexlimdv ( 𝑦𝐴 → ( ∃ 𝑧 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ) )
108 107 rexlimiv ( ∃ 𝑦𝐴𝑧 ∈ ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) 𝑥 = ( 𝑦 + 𝑧 ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) )
109 57 108 sylbi ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) → 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) )
110 56 109 impbii ( 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) ↔ 𝑥 ∈ ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) )
111 110 eqriv ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) = ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
112 1 chssii 𝐴 ⊆ ℋ
113 2 4 ax-mp { 𝐵 } ⊆ ℋ
114 112 113 spanuni ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { 𝐵 } ) ) = ( ( span ‘ 𝐴 ) + ( span ‘ { 𝐵 } ) )
115 spanid ( 𝐴S → ( span ‘ 𝐴 ) = 𝐴 )
116 3 115 ax-mp ( span ‘ 𝐴 ) = 𝐴
117 116 oveq1i ( ( span ‘ 𝐴 ) + ( span ‘ { 𝐵 } ) ) = ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) )
118 114 117 eqtri ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { 𝐵 } ) ) = ( 𝐴 + ( span ‘ { 𝐵 } ) )
119 16 40 ax-mp { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ⊆ ℋ
120 112 119 spanuni ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) = ( ( span ‘ 𝐴 ) + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
121 116 oveq1i ( ( span ‘ 𝐴 ) + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) = ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
122 120 121 eqtri ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) ) = ( 𝐴 + ( span ‘ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )
123 111 118 122 3eqtr4i ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { 𝐵 } ) ) = ( span ‘ ( 𝐴 ∪ { ( ( proj ‘ ( ⊥ ‘ 𝐴 ) ) ‘ 𝐵 ) } ) )