HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  shscli Structured version   Unicode version

Theorem shscli 22812
Description: Closure of subspace sum. (Contributed by NM, 15-Oct-1999.) (Revised by Mario Carneiro, 23-Dec-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
shscl.1  |-  A  e.  SH
shscl.2  |-  B  e.  SH
Assertion
Ref Expression
shscli  |-  ( A  +H  B )  e.  SH

Proof of Theorem shscli
Dummy variables  x  f  y  z  w  g  v  u are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 shscl.1 . . . 4  |-  A  e.  SH
2 shscl.2 . . . 4  |-  B  e.  SH
3 shsss 22808 . . . 4  |-  ( ( A  e.  SH  /\  B  e.  SH )  ->  ( A  +H  B
)  C_  ~H )
41, 2, 3mp2an 654 . . 3  |-  ( A  +H  B )  C_  ~H
5 sh0 22711 . . . . . 6  |-  ( A  e.  SH  ->  0h  e.  A )
61, 5ax-mp 8 . . . . 5  |-  0h  e.  A
7 sh0 22711 . . . . . 6  |-  ( B  e.  SH  ->  0h  e.  B )
82, 7ax-mp 8 . . . . 5  |-  0h  e.  B
9 ax-hv0cl 22499 . . . . . . 7  |-  0h  e.  ~H
109hvaddid2i 22524 . . . . . 6  |-  ( 0h 
+h  0h )  =  0h
1110eqcomi 2440 . . . . 5  |-  0h  =  ( 0h  +h  0h )
12 rspceov 6109 . . . . 5  |-  ( ( 0h  e.  A  /\  0h  e.  B  /\  0h  =  ( 0h  +h  0h ) )  ->  E. x  e.  A  E. y  e.  B  0h  =  ( x  +h  y
) )
136, 8, 11, 12mp3an 1279 . . . 4  |-  E. x  e.  A  E. y  e.  B  0h  =  ( x  +h  y
)
141, 2shseli 22811 . . . 4  |-  ( 0h  e.  ( A  +H  B )  <->  E. x  e.  A  E. y  e.  B  0h  =  ( x  +h  y
) )
1513, 14mpbir 201 . . 3  |-  0h  e.  ( A  +H  B
)
164, 15pm3.2i 442 . 2  |-  ( ( A  +H  B ) 
C_  ~H  /\  0h  e.  ( A  +H  B
) )
171, 2shseli 22811 . . . . . 6  |-  ( x  e.  ( A  +H  B )  <->  E. z  e.  A  E. w  e.  B  x  =  ( z  +h  w
) )
181, 2shseli 22811 . . . . . 6  |-  ( y  e.  ( A  +H  B )  <->  E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u
) )
19 shaddcl 22712 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( A  e.  SH  /\  z  e.  A  /\  v  e.  A )  ->  ( z  +h  v
)  e.  A )
201, 19mp3an1 1266 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( z  e.  A  /\  v  e.  A )  ->  ( z  +h  v
)  e.  A )
2120ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B
)  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  B ) )  -> 
( z  +h  v
)  e.  A )
2221ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  ( z  +h  v )  e.  A
)
23 shaddcl 22712 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( B  e.  SH  /\  w  e.  B  /\  u  e.  B )  ->  ( w  +h  u
)  e.  B )
242, 23mp3an1 1266 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( w  e.  B  /\  u  e.  B )  ->  ( w  +h  u
)  e.  B )
2524ad2ant2l 727 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B
)  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  B ) )  -> 
( w  +h  u
)  e.  B )
2625ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  ( w  +h  u )  e.  B
)
27 oveq12 6083 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  =  ( z  +h  w )  /\  y  =  ( v  +h  u ) )  -> 
( x  +h  y
)  =  ( ( z  +h  w )  +h  ( v  +h  u ) ) )
2827ad2ant2l 727 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  ( x  +h  y )  =  ( ( z  +h  w
)  +h  ( v  +h  u ) ) )
291sheli 22709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( z  e.  A  ->  z  e.  ~H )
301sheli 22709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( v  e.  A  ->  v  e.  ~H )
3129, 30anim12i 550 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( z  e.  A  /\  v  e.  A )  ->  ( z  e.  ~H  /\  v  e.  ~H )
)
322sheli 22709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( w  e.  B  ->  w  e.  ~H )
332sheli 22709 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( u  e.  B  ->  u  e.  ~H )
3432, 33anim12i 550 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( w  e.  B  /\  u  e.  B )  ->  ( w  e.  ~H  /\  u  e.  ~H )
)
35 hvadd4 22531 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( z  e.  ~H  /\  v  e.  ~H )  /\  ( w  e.  ~H  /\  u  e.  ~H )
)  ->  ( (
z  +h  v )  +h  ( w  +h  u ) )  =  ( ( z  +h  w )  +h  (
v  +h  u ) ) )
3631, 34, 35syl2an 464 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( z  e.  A  /\  v  e.  A
)  /\  ( w  e.  B  /\  u  e.  B ) )  -> 
( ( z  +h  v )  +h  (
w  +h  u ) )  =  ( ( z  +h  w )  +h  ( v  +h  u ) ) )
3736an4s 800 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B
)  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  B ) )  -> 
( ( z  +h  v )  +h  (
w  +h  u ) )  =  ( ( z  +h  w )  +h  ( v  +h  u ) ) )
3837ad2ant2r 728 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  ( ( z  +h  v )  +h  ( w  +h  u
) )  =  ( ( z  +h  w
)  +h  ( v  +h  u ) ) )
3928, 38eqtr4d 2471 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  ( x  +h  y )  =  ( ( z  +h  v
)  +h  ( w  +h  u ) ) )
40 rspceov 6109 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( z  +h  v
)  e.  A  /\  ( w  +h  u
)  e.  B  /\  ( x  +h  y
)  =  ( ( z  +h  v )  +h  ( w  +h  u ) ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
4122, 26, 39, 40syl3anc 1184 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  /\  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
4241ancoms 440 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  /\  y  =  ( v  +h  u ) )  /\  ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  /\  x  =  ( z  +h  w ) ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
4342exp43 596 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  ->  ( y  =  ( v  +h  u )  ->  ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  ->  (
x  =  ( z  +h  w )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) ) ) ) )
4443rexlimivv 2828 . . . . . . . . 9  |-  ( E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u )  ->  (
( z  e.  A  /\  w  e.  B
)  ->  ( x  =  ( z  +h  w )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y )  =  ( f  +h  g ) ) ) )
4544com3l 77 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  A  /\  w  e.  B )  ->  ( x  =  ( z  +h  w )  ->  ( E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u
)  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y )  =  ( f  +h  g ) ) ) )
4645rexlimivv 2828 . . . . . . 7  |-  ( E. z  e.  A  E. w  e.  B  x  =  ( z  +h  w )  ->  ( E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y )  =  ( f  +h  g ) ) )
4746imp 419 . . . . . 6  |-  ( ( E. z  e.  A  E. w  e.  B  x  =  ( z  +h  w )  /\  E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
4817, 18, 47syl2anb 466 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ( A  +H  B )  /\  y  e.  ( A  +H  B ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
491, 2shseli 22811 . . . . 5  |-  ( ( x  +h  y )  e.  ( A  +H  B )  <->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  +h  y )  =  ( f  +h  g ) )
5048, 49sylibr 204 . . . 4  |-  ( ( x  e.  ( A  +H  B )  /\  y  e.  ( A  +H  B ) )  -> 
( x  +h  y
)  e.  ( A  +H  B ) )
5150rgen2a 2765 . . 3  |-  A. x  e.  ( A  +H  B
) A. y  e.  ( A  +H  B
) ( x  +h  y )  e.  ( A  +H  B )
52 shmulcl 22713 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( A  e.  SH  /\  x  e.  CC  /\  v  e.  A )  ->  (
x  .h  v )  e.  A )
531, 52mp3an1 1266 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  v  e.  A )  ->  ( x  .h  v
)  e.  A )
5453adantrr 698 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  -> 
( x  .h  v
)  e.  A )
55 shmulcl 22713 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( B  e.  SH  /\  x  e.  CC  /\  u  e.  B )  ->  (
x  .h  u )  e.  B )
562, 55mp3an1 1266 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  e.  CC  /\  u  e.  B )  ->  ( x  .h  u
)  e.  B )
5756adantrr 698 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) )  ->  (
x  .h  u )  e.  B )
5857adantrl 697 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  -> 
( x  .h  u
)  e.  B )
59 oveq2 6082 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( y  =  ( v  +h  u )  ->  (
x  .h  y )  =  ( x  .h  ( v  +h  u
) ) )
6059adantl 453 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( u  e.  B  /\  y  =  ( v  +h  u ) )  -> 
( x  .h  y
)  =  ( x  .h  ( v  +h  u ) ) )
6160ad2antll 710 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  -> 
( x  .h  y
)  =  ( x  .h  ( v  +h  u ) ) )
62 id 20 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( x  e.  CC  ->  x  e.  CC )
63 ax-hvdistr1 22504 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( x  e.  CC  /\  v  e.  ~H  /\  u  e.  ~H )  ->  (
x  .h  ( v  +h  u ) )  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u
) ) )
6462, 30, 33, 63syl3an 1226 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( x  e.  CC  /\  v  e.  A  /\  u  e.  B )  ->  ( x  .h  (
v  +h  u ) )  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u ) ) )
65643expb 1154 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  u  e.  B
) )  ->  (
x  .h  ( v  +h  u ) )  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u
) ) )
6665adantrrr 706 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  -> 
( x  .h  (
v  +h  u ) )  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u ) ) )
6761, 66eqtrd 2468 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  -> 
( x  .h  y
)  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u ) ) )
68 rspceov 6109 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  .h  v
)  e.  A  /\  ( x  .h  u
)  e.  B  /\  ( x  .h  y
)  =  ( ( x  .h  v )  +h  ( x  .h  u ) ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
6954, 58, 67, 68syl3anc 1184 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  CC  /\  ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
7069ancoms 440 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( v  e.  A  /\  ( u  e.  B  /\  y  =  (
v  +h  u ) ) )  /\  x  e.  CC )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y )  =  ( f  +h  g ) )
7170exp42 595 . . . . . . . . 9  |-  ( v  e.  A  ->  (
u  e.  B  -> 
( y  =  ( v  +h  u )  ->  ( x  e.  CC  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y )  =  ( f  +h  g ) ) ) ) )
7271imp 419 . . . . . . . 8  |-  ( ( v  e.  A  /\  u  e.  B )  ->  ( y  =  ( v  +h  u )  ->  ( x  e.  CC  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y )  =  ( f  +h  g ) ) ) )
7372rexlimivv 2828 . . . . . . 7  |-  ( E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u )  ->  (
x  e.  CC  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  (
x  .h  y )  =  ( f  +h  g ) ) )
7473impcom 420 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  CC  /\  E. v  e.  A  E. u  e.  B  y  =  ( v  +h  u ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
7518, 74sylan2b 462 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ( A  +H  B ) )  ->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y
)  =  ( f  +h  g ) )
761, 2shseli 22811 . . . . 5  |-  ( ( x  .h  y )  e.  ( A  +H  B )  <->  E. f  e.  A  E. g  e.  B  ( x  .h  y )  =  ( f  +h  g ) )
7775, 76sylibr 204 . . . 4  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  ( A  +H  B ) )  -> 
( x  .h  y
)  e.  ( A  +H  B ) )
7877rgen2 2795 . . 3  |-  A. x  e.  CC  A. y  e.  ( A  +H  B
) ( x  .h  y )  e.  ( A  +H  B )
7951, 78pm3.2i 442 . 2  |-  ( A. x  e.  ( A  +H  B ) A. y  e.  ( A  +H  B
) ( x  +h  y )  e.  ( A  +H  B )  /\  A. x  e.  CC  A. y  e.  ( A  +H  B
) ( x  .h  y )  e.  ( A  +H  B ) )
80 issh2 22704 . 2  |-  ( ( A  +H  B )  e.  SH  <->  ( (
( A  +H  B
)  C_  ~H  /\  0h  e.  ( A  +H  B
) )  /\  ( A. x  e.  ( A  +H  B ) A. y  e.  ( A  +H  B ) ( x  +h  y )  e.  ( A  +H  B
)  /\  A. x  e.  CC  A. y  e.  ( A  +H  B
) ( x  .h  y )  e.  ( A  +H  B ) ) ) )
8116, 79, 80mpbir2an 887 1  |-  ( A  +H  B )  e.  SH
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 359    = wceq 1652    e. wcel 1725   A.wral 2698   E.wrex 2699    C_ wss 3313  (class class class)co 6074   CCcc 8981   ~Hchil 22415    +h cva 22416    .h csm 22417   0hc0v 22420   SHcsh 22424    +H cph 22427
This theorem is referenced by:  shscl  22813  shsval2i  22882  shjshsi  22987  spanuni  23039  5oalem1  23149  5oalem3  23151  5oalem5  23153  5oalem6  23154  5oai  23156  3oalem2  23158  3oalem6  23162  mayete3i  23223  mayete3iOLD  23224  sumdmdlem  23914
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2417  ax-rep 4313  ax-sep 4323  ax-nul 4331  ax-pow 4370  ax-pr 4396  ax-un 4694  ax-resscn 9040  ax-1cn 9041  ax-icn 9042  ax-addcl 9043  ax-addrcl 9044  ax-mulcl 9045  ax-mulrcl 9046  ax-mulcom 9047  ax-addass 9048  ax-mulass 9049  ax-distr 9050  ax-i2m1 9051  ax-1ne0 9052  ax-1rid 9053  ax-rnegex 9054  ax-rrecex 9055  ax-cnre 9056  ax-pre-lttri 9057  ax-pre-lttrn 9058  ax-pre-ltadd 9059  ax-hilex 22495  ax-hfvadd 22496  ax-hvcom 22497  ax-hvass 22498  ax-hv0cl 22499  ax-hvaddid 22500  ax-hfvmul 22501  ax-hvmulid 22502  ax-hvdistr1 22504  ax-hvdistr2 22505  ax-hvmul0 22506
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2285  df-mo 2286  df-clab 2423  df-cleq 2429  df-clel 2432  df-nfc 2561  df-ne 2601  df-nel 2602  df-ral 2703  df-rex 2704  df-reu 2705  df-rab 2707  df-v 2951  df-sbc 3155  df-csb 3245  df-dif 3316  df-un 3318  df-in 3320  df-ss 3327  df-nul 3622  df-if 3733  df-pw 3794  df-sn 3813  df-pr 3814  df-op 3816  df-uni 4009  df-iun 4088  df-br 4206  df-opab 4260  df-mpt 4261  df-id 4491  df-po 4496  df-so 4497  df-xp 4877  df-rel 4878  df-cnv 4879  df-co 4880  df-dm 4881  df-rn 4882  df-res 4883  df-ima 4884  df-iota 5411  df-fun 5449  df-fn 5450  df-f 5451  df-f1 5452  df-fo 5453  df-f1o 5454  df-fv 5455  df-ov 6077  df-oprab 6078  df-mpt2 6079  df-riota 6542  df-er 6898  df-en 7103  df-dom 7104  df-sdom 7105  df-pnf 9115  df-mnf 9116  df-ltxr 9118  df-sub 9286  df-neg 9287  df-grpo 21772  df-ablo 21863  df-hvsub 22467  df-sh 22702  df-shs 22803
  Copyright terms: Public domain W3C validator