Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lsmelval2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lsmelval2 18906
 Description: Subspace sum membership in terms of a sum of 1-dim subspaces (atoms), which can be useful for treating subspaces as projective lattice elements. (Contributed by NM, 9-Aug-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lsmelval2.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lsmelval2.s 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
lsmelval2.p = (LSSum‘𝑊)
lsmelval2.n 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lsmelval2.w (𝜑𝑊 ∈ LMod)
lsmelval2.t (𝜑𝑇𝑆)
lsmelval2.u (𝜑𝑈𝑆)
Assertion
Ref Expression
lsmelval2 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) ↔ (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
Distinct variable groups:   𝑦,𝑧,   𝑦,𝑇,𝑧   𝑦,𝑈,𝑧   𝑦,𝑉,𝑧   𝑦,𝑊,𝑧   𝑦,𝑋,𝑧   𝜑,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑦,𝑧)   𝑁(𝑦,𝑧)

Proof of Theorem lsmelval2
StepHypRef Expression
1 lsmelval2.w . . . . . 6 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
2 lsmelval2.t . . . . . 6 (𝜑𝑇𝑆)
3 lsmelval2.s . . . . . . 7 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
43lsssubg 18778 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑇𝑆) → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊))
51, 2, 4syl2anc 691 . . . . 5 (𝜑𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊))
6 lsmelval2.u . . . . . 6 (𝜑𝑈𝑆)
73lsssubg 18778 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈𝑆) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
81, 6, 7syl2anc 691 . . . . 5 (𝜑𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
9 eqid 2610 . . . . . 6 (+g𝑊) = (+g𝑊)
10 lsmelval2.p . . . . . 6 = (LSSum‘𝑊)
119, 10lsmelval 17887 . . . . 5 ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊)) → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) ↔ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧)))
125, 8, 11syl2anc 691 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) ↔ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧)))
131adantr 480 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑊 ∈ LMod)
142adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑇𝑆)
15 simprl 790 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑦𝑇)
16 lsmelval2.v . . . . . . . . . . . . . 14 𝑉 = (Base‘𝑊)
1716, 3lssel 18759 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇𝑆𝑦𝑇) → 𝑦𝑉)
1814, 15, 17syl2anc 691 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑦𝑉)
19 lsmelval2.n . . . . . . . . . . . . 13 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
2016, 3, 19lspsncl 18798 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦𝑉) → (𝑁‘{𝑦}) ∈ 𝑆)
2113, 18, 20syl2anc 691 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑦}) ∈ 𝑆)
223lsssubg 18778 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑁‘{𝑦}) ∈ 𝑆) → (𝑁‘{𝑦}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
2313, 21, 22syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑦}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
246adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑈𝑆)
25 simprr 792 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑧𝑈)
2616, 3lssel 18759 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑈𝑆𝑧𝑈) → 𝑧𝑉)
2724, 25, 26syl2anc 691 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑧𝑉)
2816, 3, 19lspsncl 18798 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑧𝑉) → (𝑁‘{𝑧}) ∈ 𝑆)
2913, 27, 28syl2anc 691 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑧}) ∈ 𝑆)
303lsssubg 18778 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑁‘{𝑧}) ∈ 𝑆) → (𝑁‘{𝑧}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
3113, 29, 30syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑧}) ∈ (SubGrp‘𝑊))
3216, 19lspsnid 18814 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑦𝑉) → 𝑦 ∈ (𝑁‘{𝑦}))
3313, 18, 32syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑦 ∈ (𝑁‘{𝑦}))
3416, 19lspsnid 18814 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑧𝑉) → 𝑧 ∈ (𝑁‘{𝑧}))
3513, 27, 34syl2anc 691 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑧 ∈ (𝑁‘{𝑧}))
369, 10lsmelvali 17888 . . . . . . . . . 10 ((((𝑁‘{𝑦}) ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑧}) ∈ (SubGrp‘𝑊)) ∧ (𝑦 ∈ (𝑁‘{𝑦}) ∧ 𝑧 ∈ (𝑁‘{𝑧}))) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))
3723, 31, 33, 35, 36syl22anc 1319 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))
38 eleq1a 2683 . . . . . . . . 9 ((𝑦(+g𝑊)𝑧) ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) → (𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → 𝑋 ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
3937, 38syl 17 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → 𝑋 ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
403, 10lsmcl 18904 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑁‘{𝑦}) ∈ 𝑆 ∧ (𝑁‘{𝑧}) ∈ 𝑆) → ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ∈ 𝑆)
4113, 21, 29, 40syl3anc 1318 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ∈ 𝑆)
4216, 3, 19, 13, 41lspsnel6 18815 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑋 ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ↔ (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
4339, 42sylibd 228 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
4443anassrs 678 . . . . . 6 (((𝜑𝑦𝑇) ∧ 𝑧𝑈) → (𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
4544reximdva 3000 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝑇) → (∃𝑧𝑈 𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → ∃𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
4645reximdva 3000 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑦𝑇𝑧𝑈 𝑋 = (𝑦(+g𝑊)𝑧) → ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
4712, 46sylbid 229 . . 3 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) → ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
485adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊))
493, 19, 13, 14, 15lspsnel5a 18817 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑦}) ⊆ 𝑇)
5010lsmless1 17897 . . . . . . . 8 ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑧}) ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑦}) ⊆ 𝑇) → ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ⊆ (𝑇 (𝑁‘{𝑧})))
5148, 31, 49, 50syl3anc 1318 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ⊆ (𝑇 (𝑁‘{𝑧})))
528adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊))
533, 19, 13, 24, 25lspsnel5a 18817 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑁‘{𝑧}) ⊆ 𝑈)
5410lsmless2 17898 . . . . . . . 8 ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑧}) ⊆ 𝑈) → (𝑇 (𝑁‘{𝑧})) ⊆ (𝑇 𝑈))
5548, 52, 53, 54syl3anc 1318 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑇 (𝑁‘{𝑧})) ⊆ (𝑇 𝑈))
5651, 55sstrd 3578 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) ⊆ (𝑇 𝑈))
5756sseld 3567 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → (𝑋 ∈ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})) → 𝑋 ∈ (𝑇 𝑈)))
5842, 57sylbird 249 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝑇𝑧𝑈)) → ((𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) → 𝑋 ∈ (𝑇 𝑈)))
5958rexlimdvva 3020 . . 3 (𝜑 → (∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) → 𝑋 ∈ (𝑇 𝑈)))
6047, 59impbid 201 . 2 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) ↔ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
61 r19.42v 3073 . . . 4 (∃𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) ↔ (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
6261rexbii 3023 . . 3 (∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) ↔ ∃𝑦𝑇 (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
63 r19.42v 3073 . . 3 (∃𝑦𝑇 (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) ↔ (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
6462, 63bitri 263 . 2 (∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑋𝑉 ∧ (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))) ↔ (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧}))))
6560, 64syl6bb 275 1 (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 𝑈) ↔ (𝑋𝑉 ∧ ∃𝑦𝑇𝑧𝑈 (𝑁‘{𝑋}) ⊆ ((𝑁‘{𝑦}) (𝑁‘{𝑧})))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 195   ∧ wa 383   = wceq 1475   ∈ wcel 1977  ∃wrex 2897   ⊆ wss 3540  {csn 4125  ‘cfv 5804  (class class class)co 6549  Basecbs 15695  +gcplusg 15768  SubGrpcsubg 17411  LSSumclsm 17872  LModclmod 18686  LSubSpclss 18753  LSpanclspn 18792 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4699  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892 This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-1st 7059  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-nn 10898  df-2 10956  df-ndx 15698  df-slot 15699  df-base 15700  df-sets 15701  df-ress 15702  df-plusg 15781  df-0g 15925  df-mgm 17065  df-sgrp 17107  df-mnd 17118  df-submnd 17159  df-grp 17248  df-minusg 17249  df-sbg 17250  df-subg 17414  df-cntz 17573  df-lsm 17874  df-cmn 18018  df-abl 18019  df-mgp 18313  df-ur 18325  df-ring 18372  df-lmod 18688  df-lss 18754  df-lsp 18793 This theorem is referenced by:  dihjat1lem  35735
 Copyright terms: Public domain W3C validator