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Theorem baerlem5abmN 37185
Description: An equality that holds when  X,  Y,  Z are independent (non-colinear) vectors. Subtraction versions of first and second equations of part (5) in [Baer] p. 46, conjoined to share commonality in their proofs. TODO: Delete if not be needed. (Contributed by NM, 24-May-2015.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
baerlem3.v  |-  V  =  ( Base `  W
)
baerlem3.m  |-  .-  =  ( -g `  W )
baerlem3.o  |-  .0.  =  ( 0g `  W )
baerlem3.s  |-  .(+)  =  (
LSSum `  W )
baerlem3.n  |-  N  =  ( LSpan `  W )
baerlem3.w  |-  ( ph  ->  W  e.  LVec )
baerlem3.x  |-  ( ph  ->  X  e.  V )
baerlem3.c  |-  ( ph  ->  -.  X  e.  ( N `  { Y ,  Z } ) )
baerlem3.d  |-  ( ph  ->  ( N `  { Y } )  =/=  ( N `  { Z } ) )
baerlem3.y  |-  ( ph  ->  Y  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
baerlem3.z  |-  ( ph  ->  Z  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
baerlem5a.p  |-  .+  =  ( +g  `  W )
Assertion
Ref Expression
baerlem5abmN  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  =  ( ( ( N `
 { ( X 
.-  Y ) } )  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .+  Z ) } )  .(+)  ( N `
 { Y }
) ) )  /\  ( N `  { ( Y  .-  Z ) } )  =  ( ( ( N `  { Y } )  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  .(+)  ( N `  { X } ) ) ) ) )

Proof of Theorem baerlem5abmN
StepHypRef Expression
1 baerlem3.y . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Y  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
21eldifad 3473 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Y  e.  V )
3 baerlem3.z . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  Z  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
43eldifad 3473 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  Z  e.  V )
5 baerlem3.v . . . . . . . 8  |-  V  =  ( Base `  W
)
6 baerlem5a.p . . . . . . . 8  |-  .+  =  ( +g  `  W )
7 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( invg `  W )  =  ( invg `  W )
8 baerlem3.m . . . . . . . 8  |-  .-  =  ( -g `  W )
95, 6, 7, 8grpsubval 16071 . . . . . . 7  |-  ( ( Y  e.  V  /\  Z  e.  V )  ->  ( Y  .-  Z
)  =  ( Y 
.+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) )
102, 4, 9syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( Y  .-  Z
)  =  ( Y 
.+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) )
1110oveq2d 6297 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( X  .-  ( Y  .-  Z ) )  =  ( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W
) `  Z )
) ) )
1211sneqd 4026 . . . 4  |-  ( ph  ->  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) }  =  {
( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) ) } )
1312fveq2d 5860 . . 3  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  =  ( N `  { ( X  .-  ( Y 
.+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) ) } ) )
14 baerlem3.o . . . 4  |-  .0.  =  ( 0g `  W )
15 baerlem3.s . . . 4  |-  .(+)  =  (
LSSum `  W )
16 baerlem3.n . . . 4  |-  N  =  ( LSpan `  W )
17 baerlem3.w . . . 4  |-  ( ph  ->  W  e.  LVec )
18 baerlem3.x . . . 4  |-  ( ph  ->  X  e.  V )
19 lveclmod 17730 . . . . . . 7  |-  ( W  e.  LVec  ->  W  e. 
LMod )
2017, 19syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
215, 7lmodvnegcl 17529 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  Z  e.  V )  ->  (
( invg `  W ) `  Z
)  e.  V )
2220, 4, 21syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( invg `  W ) `  Z
)  e.  V )
23 eqid 2443 . . . . . . 7  |-  ( LSubSp `  W )  =  (
LSubSp `  W )
245, 23, 16, 20, 2, 4lspprcl 17602 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( N `  { Y ,  Z }
)  e.  ( LSubSp `  W ) )
25 baerlem3.c . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  -.  X  e.  ( N `  { Y ,  Z } ) )
265, 14, 23, 20, 24, 18, 25lssneln0 17576 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  X  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
275, 16, 17, 18, 2, 4, 25lspindpi 17756 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { X } )  =/=  ( N `  { Y } )  /\  ( N `  { X } )  =/=  ( N `  { Z } ) ) )
2827simpld 459 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( N `  { X } )  =/=  ( N `  { Y } ) )
295, 14, 16, 17, 26, 2, 28lspsnne1 17741 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  X  e.  ( N `  { Y } ) )
30 baerlem3.d . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( N `  { Y } )  =/=  ( N `  { Z } ) )
3130necomd 2714 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( N `  { Z } )  =/=  ( N `  { Y } ) )
325, 14, 16, 17, 3, 2, 31lspsnne1 17741 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  -.  Z  e.  ( N `  { Y } ) )
335, 16, 17, 18, 4, 2, 32, 25lspexchn2 17755 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  -.  Z  e.  ( N `  { Y ,  X } ) )
34 lmodgrp 17497 . . . . . . . . . 10  |-  ( W  e.  LMod  ->  W  e. 
Grp )
3517, 19, 343syl 20 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  W  e.  Grp )
3635adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  W  e.  Grp )
374adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  Z  e.  V )
385, 7grpinvinv 16083 . . . . . . . 8  |-  ( ( W  e.  Grp  /\  Z  e.  V )  ->  ( ( invg `  W ) `  (
( invg `  W ) `  Z
) )  =  Z )
3936, 37, 38syl2anc 661 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  (
( invg `  W ) `  (
( invg `  W ) `  Z
) )  =  Z )
4020adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  W  e.  LMod )
415, 23, 16, 20, 2, 18lspprcl 17602 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( N `  { Y ,  X }
)  e.  ( LSubSp `  W ) )
4241adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  ( N `  { Y ,  X } )  e.  ( LSubSp `  W )
)
43 simpr 461 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  (
( invg `  W ) `  Z
)  e.  ( N `
 { Y ,  X } ) )
4423, 7lssvnegcl 17580 . . . . . . . 8  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  ( N `  { Y ,  X } )  e.  ( LSubSp `  W )  /\  ( ( invg `  W ) `  Z
)  e.  ( N `
 { Y ,  X } ) )  -> 
( ( invg `  W ) `  (
( invg `  W ) `  Z
) )  e.  ( N `  { Y ,  X } ) )
4540, 42, 43, 44syl3anc 1229 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  (
( invg `  W ) `  (
( invg `  W ) `  Z
) )  e.  ( N `  { Y ,  X } ) )
4639, 45eqeltrrd 2532 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )  ->  Z  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )
4733, 46mtand 659 . . . . 5  |-  ( ph  ->  -.  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( N `  { Y ,  X }
) )
485, 16, 17, 22, 18, 2, 29, 47lspexchn2 17755 . . . 4  |-  ( ph  ->  -.  X  e.  ( N `  { Y ,  ( ( invg `  W ) `
 Z ) } ) )
495, 7, 16lspsnneg 17630 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  Z  e.  V )  ->  ( N `  { (
( invg `  W ) `  Z
) } )  =  ( N `  { Z } ) )
5020, 4, 49syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( ( invg `  W ) `  Z
) } )  =  ( N `  { Z } ) )
5130, 50neeqtrrd 2743 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( N `  { Y } )  =/=  ( N `  { (
( invg `  W ) `  Z
) } ) )
525, 14, 7grpinvnzcl 16088 . . . . 5  |-  ( ( W  e.  Grp  /\  Z  e.  ( V  \  {  .0.  } ) )  ->  ( ( invg `  W ) `
 Z )  e.  ( V  \  {  .0.  } ) )
5335, 3, 52syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( invg `  W ) `  Z
)  e.  ( V 
\  {  .0.  }
) )
545, 8, 14, 15, 16, 17, 18, 48, 51, 1, 53, 6baerlem5a 37181 . . 3  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) ) } )  =  ( ( ( N `
 { ( X 
.-  Y ) } )  .(+)  ( N `  { ( ( invg `  W ) `
 Z ) } ) )  i^i  (
( N `  {
( X  .-  (
( invg `  W ) `  Z
) ) } ) 
.(+)  ( N `  { Y } ) ) ) )
5550oveq2d 6297 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { ( X  .-  Y ) } ) 
.(+)  ( N `  { ( ( invg `  W ) `
 Z ) } ) )  =  ( ( N `  {
( X  .-  Y
) } )  .(+)  ( N `  { Z } ) ) )
565, 6, 8, 7, 35, 18, 4grpsubinv 16089 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( X  .-  (
( invg `  W ) `  Z
) )  =  ( X  .+  Z ) )
5756sneqd 4026 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  { ( X  .-  ( ( invg `  W ) `  Z
) ) }  =  { ( X  .+  Z ) } )
5857fveq2d 5860 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( X  .-  (
( invg `  W ) `  Z
) ) } )  =  ( N `  { ( X  .+  Z ) } ) )
5958oveq1d 6296 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { ( X  .-  ( ( invg `  W ) `  Z
) ) } ) 
.(+)  ( N `  { Y } ) )  =  ( ( N `
 { ( X 
.+  Z ) } )  .(+)  ( N `  { Y } ) ) )
6055, 59ineq12d 3686 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( N `
 { ( X 
.-  Y ) } )  .(+)  ( N `  { ( ( invg `  W ) `
 Z ) } ) )  i^i  (
( N `  {
( X  .-  (
( invg `  W ) `  Z
) ) } ) 
.(+)  ( N `  { Y } ) ) )  =  ( ( ( N `  {
( X  .-  Y
) } )  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .+  Z ) } ) 
.(+)  ( N `  { Y } ) ) ) )
6113, 54, 603eqtrd 2488 . 2  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  =  ( ( ( N `  { ( X  .-  Y ) } ) 
.(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `
 { ( X 
.+  Z ) } )  .(+)  ( N `  { Y } ) ) ) )
6210sneqd 4026 . . . 4  |-  ( ph  ->  { ( Y  .-  Z ) }  =  { ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `  Z
) ) } )
6362fveq2d 5860 . . 3  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( Y  .-  Z
) } )  =  ( N `  {
( Y  .+  (
( invg `  W ) `  Z
) ) } ) )
645, 8, 14, 15, 16, 17, 18, 48, 51, 1, 53, 6baerlem5b 37182 . . 3  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( Y  .+  (
( invg `  W ) `  Z
) ) } )  =  ( ( ( N `  { Y } )  .(+)  ( N `
 { ( ( invg `  W
) `  Z ) } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W
) `  Z )
) ) } ) 
.(+)  ( N `  { X } ) ) ) )
6550oveq2d 6297 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { Y } )  .(+)  ( N `  { ( ( invg `  W ) `  Z
) } ) )  =  ( ( N `
 { Y }
)  .(+)  ( N `  { Z } ) ) )
6610eqcomd 2451 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( Y  .+  (
( invg `  W ) `  Z
) )  =  ( Y  .-  Z ) )
6766oveq2d 6297 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) )  =  ( X 
.-  ( Y  .-  Z ) ) )
6867sneqd 4026 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  { ( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W
) `  Z )
) ) }  =  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )
6968fveq2d 5860 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) ) } )  =  ( N `  {
( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } ) )
7069oveq1d 6296 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W
) `  Z )
) ) } ) 
.(+)  ( N `  { X } ) )  =  ( ( N `
 { ( X 
.-  ( Y  .-  Z ) ) } )  .(+)  ( N `  { X } ) ) )
7165, 70ineq12d 3686 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( N `
 { Y }
)  .(+)  ( N `  { ( ( invg `  W ) `
 Z ) } ) )  i^i  (
( N `  {
( X  .-  ( Y  .+  ( ( invg `  W ) `
 Z ) ) ) } )  .(+)  ( N `  { X } ) ) )  =  ( ( ( N `  { Y } )  .(+)  ( N `
 { Z }
) )  i^i  (
( N `  {
( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  .(+)  ( N `
 { X }
) ) ) )
7263, 64, 713eqtrd 2488 . 2  |-  ( ph  ->  ( N `  {
( Y  .-  Z
) } )  =  ( ( ( N `
 { Y }
)  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `
 { ( X 
.-  ( Y  .-  Z ) ) } )  .(+)  ( N `  { X } ) ) ) )
7361, 72jca 532 1  |-  ( ph  ->  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  =  ( ( ( N `
 { ( X 
.-  Y ) } )  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .+  Z ) } )  .(+)  ( N `
 { Y }
) ) )  /\  ( N `  { ( Y  .-  Z ) } )  =  ( ( ( N `  { Y } )  .(+)  ( N `  { Z } ) )  i^i  ( ( N `  { ( X  .-  ( Y  .-  Z ) ) } )  .(+)  ( N `  { X } ) ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 369    = wceq 1383    e. wcel 1804    =/= wne 2638    \ cdif 3458    i^i cin 3460   {csn 4014   {cpr 4016   ` cfv 5578  (class class class)co 6281   Basecbs 14613   +g cplusg 14678   0gc0g 14818   Grpcgrp 16031   invgcminusg 16032   -gcsg 16033   LSSumclsm 16632   LModclmod 17490   LSubSpclss 17556   LSpanclspn 17595   LVecclvec 17726
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1605  ax-4 1618  ax-5 1691  ax-6 1734  ax-7 1776  ax-8 1806  ax-9 1808  ax-10 1823  ax-11 1828  ax-12 1840  ax-13 1985  ax-ext 2421  ax-rep 4548  ax-sep 4558  ax-nul 4566  ax-pow 4615  ax-pr 4676  ax-un 6577  ax-cnex 9551  ax-resscn 9552  ax-1cn 9553  ax-icn 9554  ax-addcl 9555  ax-addrcl 9556  ax-mulcl 9557  ax-mulrcl 9558  ax-mulcom 9559  ax-addass 9560  ax-mulass 9561  ax-distr 9562  ax-i2m1 9563  ax-1ne0 9564  ax-1rid 9565  ax-rnegex 9566  ax-rrecex 9567  ax-cnre 9568  ax-pre-lttri 9569  ax-pre-lttrn 9570  ax-pre-ltadd 9571  ax-pre-mulgt0 9572
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 975  df-3an 976  df-tru 1386  df-ex 1600  df-nf 1604  df-sb 1727  df-eu 2272  df-mo 2273  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2593  df-ne 2640  df-nel 2641  df-ral 2798  df-rex 2799  df-reu 2800  df-rmo 2801  df-rab 2802  df-v 3097  df-sbc 3314  df-csb 3421  df-dif 3464  df-un 3466  df-in 3468  df-ss 3475  df-pss 3477  df-nul 3771  df-if 3927  df-pw 3999  df-sn 4015  df-pr 4017  df-tp 4019  df-op 4021  df-uni 4235  df-int 4272  df-iun 4317  df-br 4438  df-opab 4496  df-mpt 4497  df-tr 4531  df-eprel 4781  df-id 4785  df-po 4790  df-so 4791  df-fr 4828  df-we 4830  df-ord 4871  df-on 4872  df-lim 4873  df-suc 4874  df-xp 4995  df-rel 4996  df-cnv 4997  df-co 4998  df-dm 4999  df-rn 5000  df-res 5001  df-ima 5002  df-iota 5541  df-fun 5580  df-fn 5581  df-f 5582  df-f1 5583  df-fo 5584  df-f1o 5585  df-fv 5586  df-riota 6242  df-ov 6284  df-oprab 6285  df-mpt2 6286  df-om 6686  df-1st 6785  df-2nd 6786  df-tpos 6957  df-recs 7044  df-rdg 7078  df-er 7313  df-en 7519  df-dom 7520  df-sdom 7521  df-pnf 9633  df-mnf 9634  df-xr 9635  df-ltxr 9636  df-le 9637  df-sub 9812  df-neg 9813  df-nn 10544  df-2 10601  df-3 10602  df-ndx 14616  df-slot 14617  df-base 14618  df-sets 14619  df-ress 14620  df-plusg 14691  df-mulr 14692  df-0g 14820  df-mgm 15850  df-sgrp 15889  df-mnd 15899  df-submnd 15945  df-grp 16035  df-minusg 16036  df-sbg 16037  df-subg 16176  df-cntz 16333  df-lsm 16634  df-cmn 16778  df-abl 16779  df-mgp 17120  df-ur 17132  df-ring 17178  df-oppr 17250  df-dvdsr 17268  df-unit 17269  df-invr 17299  df-drng 17376  df-lmod 17492  df-lss 17557  df-lsp 17596  df-lvec 17727
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