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Theorem lsmelval2 16084
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  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
lsmelval2.t  |-  ( ph  ->  T  e.  S )
lsmelval2.u  |-  ( ph  ->  U  e.  S )
Assertion
Ref Expression
lsmelval2  |-  ( ph  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  <->  ( X  e.  V  /\  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    y, z,  .(+)    y, T, z    y, U, z    y, V, z   
y, W, z    y, X, z    ph, y, z
Allowed substitution hints:    S( y, z)    N( y, z)

Proof of Theorem lsmelval2
StepHypRef Expression
1 lsmelval2.w . . . . . 6  |-  ( ph  ->  W  e.  LMod )
2 lsmelval2.t . . . . . 6  |-  ( ph  ->  T  e.  S )
3 lsmelval2.s . . . . . . 7  |-  S  =  ( LSubSp `  W )
43lsssubg 15960 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  T  e.  S )  ->  T  e.  (SubGrp `  W )
)
51, 2, 4syl2anc 643 . . . . 5  |-  ( ph  ->  T  e.  (SubGrp `  W ) )
6 lsmelval2.u . . . . . 6  |-  ( ph  ->  U  e.  S )
73lsssubg 15960 . . . . . 6  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  U  e.  S )  ->  U  e.  (SubGrp `  W )
)
81, 6, 7syl2anc 643 . . . . 5  |-  ( ph  ->  U  e.  (SubGrp `  W ) )
9 eqid 2387 . . . . . 6  |-  ( +g  `  W )  =  ( +g  `  W )
10 lsmelval2.p . . . . . 6  |-  .(+)  =  (
LSSum `  W )
119, 10lsmelval 15210 . . . . 5  |-  ( ( T  e.  (SubGrp `  W )  /\  U  e.  (SubGrp `  W )
)  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  <->  E. y  e.  T  E. z  e.  U  X  =  ( y
( +g  `  W ) z ) ) )
125, 8, 11syl2anc 643 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  <->  E. y  e.  T  E. z  e.  U  X  =  ( y ( +g  `  W ) z ) ) )
131adantr 452 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  ->  W  e.  LMod )
142adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  ->  T  e.  S )
15 simprl 733 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
y  e.  T )
16 lsmelval2.v . . . . . . . . . . . . . 14  |-  V  =  ( Base `  W
)
1716, 3lssel 15941 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( T  e.  S  /\  y  e.  T )  ->  y  e.  V )
1814, 15, 17syl2anc 643 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
y  e.  V )
19 lsmelval2.n . . . . . . . . . . . . 13  |-  N  =  ( LSpan `  W )
2016, 3, 19lspsncl 15980 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  y  e.  V )  ->  ( N `  { y } )  e.  S
)
2113, 18, 20syl2anc 643 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
y } )  e.  S )
223lsssubg 15960 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  ( N `  { y } )  e.  S
)  ->  ( N `  { y } )  e.  (SubGrp `  W
) )
2313, 21, 22syl2anc 643 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
y } )  e.  (SubGrp `  W )
)
246adantr 452 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  ->  U  e.  S )
25 simprr 734 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
z  e.  U )
2616, 3lssel 15941 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( U  e.  S  /\  z  e.  U )  ->  z  e.  V )
2724, 25, 26syl2anc 643 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
z  e.  V )
2816, 3, 19lspsncl 15980 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  z  e.  V )  ->  ( N `  { z } )  e.  S
)
2913, 27, 28syl2anc 643 . . . . . . . . . . 11  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
z } )  e.  S )
303lsssubg 15960 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  ( N `  { z } )  e.  S
)  ->  ( N `  { z } )  e.  (SubGrp `  W
) )
3113, 29, 30syl2anc 643 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
z } )  e.  (SubGrp `  W )
)
3216, 19lspsnid 15996 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  y  e.  V )  ->  y  e.  ( N `  {
y } ) )
3313, 18, 32syl2anc 643 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
y  e.  ( N `
 { y } ) )
3416, 19lspsnid 15996 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  z  e.  V )  ->  z  e.  ( N `  {
z } ) )
3513, 27, 34syl2anc 643 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
z  e.  ( N `
 { z } ) )
369, 10lsmelvali 15211 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( N `  { y } )  e.  (SubGrp `  W
)  /\  ( N `  { z } )  e.  (SubGrp `  W
) )  /\  (
y  e.  ( N `
 { y } )  /\  z  e.  ( N `  {
z } ) ) )  ->  ( y
( +g  `  W ) z )  e.  ( ( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )
3723, 31, 33, 35, 36syl22anc 1185 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( y ( +g  `  W ) z )  e.  ( ( N `
 { y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )
38 eleq1a 2456 . . . . . . . . 9  |-  ( ( y ( +g  `  W
) z )  e.  ( ( N `  { y } ) 
.(+)  ( N `  { z } ) )  ->  ( X  =  ( y ( +g  `  W ) z )  ->  X  e.  ( ( N `  { y } ) 
.(+)  ( N `  { z } ) ) ) )
3937, 38syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( X  =  ( y ( +g  `  W
) z )  ->  X  e.  ( ( N `  { y } )  .(+)  ( N `
 { z } ) ) ) )
403, 10lsmcl 16082 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  ( N `  { y } )  e.  S  /\  ( N `  {
z } )  e.  S )  ->  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) )  e.  S )
4113, 21, 29, 40syl3anc 1184 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( ( N `  { y } ) 
.(+)  ( N `  { z } ) )  e.  S )
4216, 3, 19, 13, 41lspsnel6 15997 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( X  e.  ( ( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) )  <->  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
4339, 42sylibd 206 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( X  =  ( y ( +g  `  W
) z )  -> 
( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
4443anassrs 630 . . . . . 6  |-  ( ( ( ph  /\  y  e.  T )  /\  z  e.  U )  ->  ( X  =  ( y
( +g  `  W ) z )  ->  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
4544reximdva 2761 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  y  e.  T )  ->  ( E. z  e.  U  X  =  ( y
( +g  `  W ) z )  ->  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
4645reximdva 2761 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( E. y  e.  T  E. z  e.  U  X  =  ( y ( +g  `  W
) z )  ->  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
4712, 46sylbid 207 . . 3  |-  ( ph  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  ->  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
485adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  ->  T  e.  (SubGrp `  W
) )
493, 19, 13, 14, 15lspsnel5a 15999 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
y } )  C_  T )
5010lsmless1 15220 . . . . . . . 8  |-  ( ( T  e.  (SubGrp `  W )  /\  ( N `  { z } )  e.  (SubGrp `  W )  /\  ( N `  { y } )  C_  T
)  ->  ( ( N `  { y } )  .(+)  ( N `
 { z } ) )  C_  ( T  .(+)  ( N `  { z } ) ) )
5148, 31, 49, 50syl3anc 1184 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( ( N `  { y } ) 
.(+)  ( N `  { z } ) )  C_  ( T  .(+) 
( N `  {
z } ) ) )
528adantr 452 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  ->  U  e.  (SubGrp `  W
) )
533, 19, 13, 24, 25lspsnel5a 15999 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( N `  {
z } )  C_  U )
5410lsmless2 15221 . . . . . . . 8  |-  ( ( T  e.  (SubGrp `  W )  /\  U  e.  (SubGrp `  W )  /\  ( N `  {
z } )  C_  U )  ->  ( T  .(+)  ( N `  { z } ) )  C_  ( T  .(+) 
U ) )
5548, 52, 53, 54syl3anc 1184 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( T  .(+)  ( N `
 { z } ) )  C_  ( T  .(+)  U ) )
5651, 55sstrd 3301 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( ( N `  { y } ) 
.(+)  ( N `  { z } ) )  C_  ( T  .(+) 
U ) )
5756sseld 3290 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( X  e.  ( ( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) )  ->  X  e.  ( T  .(+) 
U ) ) )
5842, 57sylbird 227 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( y  e.  T  /\  z  e.  U ) )  -> 
( ( X  e.  V  /\  ( N `
 { X }
)  C_  ( ( N `  { y } )  .(+)  ( N `
 { z } ) ) )  ->  X  e.  ( T  .(+) 
U ) ) )
5958rexlimdvva 2780 . . 3  |-  ( ph  ->  ( E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `
 { X }
)  C_  ( ( N `  { y } )  .(+)  ( N `
 { z } ) ) )  ->  X  e.  ( T  .(+) 
U ) ) )
6047, 59impbid 184 . 2  |-  ( ph  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  <->  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
61 r19.42v 2805 . . . 4  |-  ( E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )  <-> 
( X  e.  V  /\  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) )
6261rexbii 2674 . . 3  |-  ( E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )  <->  E. y  e.  T  ( X  e.  V  /\  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) )
63 r19.42v 2805 . . 3  |-  ( E. y  e.  T  ( X  e.  V  /\  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )  <-> 
( X  e.  V  /\  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) )
6462, 63bitri 241 . 2  |-  ( E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( X  e.  V  /\  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) )  <-> 
( X  e.  V  /\  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) )
6560, 64syl6bb 253 1  |-  ( ph  ->  ( X  e.  ( T  .(+)  U )  <->  ( X  e.  V  /\  E. y  e.  T  E. z  e.  U  ( N `  { X } )  C_  (
( N `  {
y } )  .(+)  ( N `  { z } ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359    = wceq 1649    e. wcel 1717   E.wrex 2650    C_ wss 3263   {csn 3757   ` cfv 5394  (class class class)co 6020   Basecbs 13396   +g cplusg 13456  SubGrpcsubg 14865   LSSumclsm 15195   LModclmod 15877   LSubSpclss 15935   LSpanclspn 15974
This theorem is referenced by:  dihjat1lem  31543
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1661  ax-8 1682  ax-13 1719  ax-14 1721  ax-6 1736  ax-7 1741  ax-11 1753  ax-12 1939  ax-ext 2368  ax-rep 4261  ax-sep 4271  ax-nul 4279  ax-pow 4318  ax-pr 4344  ax-un 4641  ax-cnex 8979  ax-resscn 8980  ax-1cn 8981  ax-icn 8982  ax-addcl 8983  ax-addrcl 8984  ax-mulcl 8985  ax-mulrcl 8986  ax-mulcom 8987  ax-addass 8988  ax-mulass 8989  ax-distr 8990  ax-i2m1 8991  ax-1ne0 8992  ax-1rid 8993  ax-rnegex 8994  ax-rrecex 8995  ax-cnre 8996  ax-pre-lttri 8997  ax-pre-lttrn 8998  ax-pre-ltadd 8999  ax-pre-mulgt0 9000
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2242  df-mo 2243  df-clab 2374  df-cleq 2380  df-clel 2383  df-nfc 2512  df-ne 2552  df-nel 2553  df-ral 2654  df-rex 2655  df-reu 2656  df-rmo 2657  df-rab 2658  df-v 2901  df-sbc 3105  df-csb 3195  df-dif 3266  df-un 3268  df-in 3270  df-ss 3277  df-pss 3279  df-nul 3572  df-if 3683  df-pw 3744  df-sn 3763  df-pr 3764  df-tp 3765  df-op 3766  df-uni 3958  df-int 3993  df-iun 4037  df-br 4154  df-opab 4208  df-mpt 4209  df-tr 4244  df-eprel 4435  df-id 4439  df-po 4444  df-so 4445  df-fr 4482  df-we 4484  df-ord 4525  df-on 4526  df-lim 4527  df-suc 4528  df-om 4786  df-xp 4824  df-rel 4825  df-cnv 4826  df-co 4827  df-dm 4828  df-rn 4829  df-res 4830  df-ima 4831  df-iota 5358  df-fun 5396  df-fn 5397  df-f 5398  df-f1 5399  df-fo 5400  df-f1o 5401  df-fv 5402  df-ov 6023  df-oprab 6024  df-mpt2 6025  df-1st 6288  df-2nd 6289  df-riota 6485  df-recs 6569  df-rdg 6604  df-er 6841  df-en 7046  df-dom 7047  df-sdom 7048  df-pnf 9055  df-mnf 9056  df-xr 9057  df-ltxr 9058  df-le 9059  df-sub 9225  df-neg 9226  df-nn 9933  df-2 9990  df-ndx 13399  df-slot 13400  df-base 13401  df-sets 13402  df-ress 13403  df-plusg 13469  df-0g 13654  df-mnd 14617  df-submnd 14666  df-grp 14739  df-minusg 14740  df-sbg 14741  df-subg 14868  df-cntz 15043  df-lsm 15197  df-cmn 15341  df-abl 15342  df-mgp 15576  df-rng 15590  df-ur 15592  df-lmod 15879  df-lss 15936  df-lsp 15975
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