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Theorem spanuni 23038
Description: The span of a union is the subspace sum of spans. (Contributed by NM, 2-Jun-2004.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
spanun.1  |-  A  C_  ~H
spanun.2  |-  B  C_  ~H
Assertion
Ref Expression
spanuni  |-  ( span `  ( A  u.  B
) )  =  ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) )

Proof of Theorem spanuni
Dummy variables  x  y  z  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 spanun.1 . . . . . . 7  |-  A  C_  ~H
2 spancl 22830 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  ~H  ->  ( span `  A )  e.  SH )
31, 2ax-mp 8 . . . . . 6  |-  ( span `  A )  e.  SH
4 spanun.2 . . . . . . 7  |-  B  C_  ~H
5 spancl 22830 . . . . . . 7  |-  ( B 
C_  ~H  ->  ( span `  B )  e.  SH )
64, 5ax-mp 8 . . . . . 6  |-  ( span `  B )  e.  SH
73, 6shscli 22811 . . . . 5  |-  ( (
span `  A )  +H  ( span `  B
) )  e.  SH
87shssii 22707 . . . 4  |-  ( (
span `  A )  +H  ( span `  B
) )  C_  ~H
9 spanss2 22839 . . . . . . 7  |-  ( A 
C_  ~H  ->  A  C_  ( span `  A )
)
101, 9ax-mp 8 . . . . . 6  |-  A  C_  ( span `  A )
11 spanss2 22839 . . . . . . 7  |-  ( B 
C_  ~H  ->  B  C_  ( span `  B )
)
124, 11ax-mp 8 . . . . . 6  |-  B  C_  ( span `  B )
13 unss12 3511 . . . . . 6  |-  ( ( A  C_  ( span `  A )  /\  B  C_  ( span `  B
) )  ->  ( A  u.  B )  C_  ( ( span `  A
)  u.  ( span `  B ) ) )
1410, 12, 13mp2an 654 . . . . 5  |-  ( A  u.  B )  C_  ( ( span `  A
)  u.  ( span `  B ) )
153, 6shunssi 22862 . . . . 5  |-  ( (
span `  A )  u.  ( span `  B
) )  C_  (
( span `  A )  +H  ( span `  B
) )
1614, 15sstri 3349 . . . 4  |-  ( A  u.  B )  C_  ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) )
17 spanss 22842 . . . 4  |-  ( ( ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) )  C_  ~H  /\  ( A  u.  B )  C_  (
( span `  A )  +H  ( span `  B
) ) )  -> 
( span `  ( A  u.  B ) )  C_  ( span `  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B
) ) ) )
188, 16, 17mp2an 654 . . 3  |-  ( span `  ( A  u.  B
) )  C_  ( span `  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) ) )
19 spanid 22841 . . . 4  |-  ( ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) )  e.  SH  ->  ( span `  ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) ) )  =  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) ) )
207, 19ax-mp 8 . . 3  |-  ( span `  ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) ) )  =  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) )
2118, 20sseqtri 3372 . 2  |-  ( span `  ( A  u.  B
) )  C_  (
( span `  A )  +H  ( span `  B
) )
223, 6shseli 22810 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) )  <->  E. z  e.  ( span `  A ) E. w  e.  ( span `  B ) x  =  ( z  +h  w
) )
23 r2ex 2735 . . . . 5  |-  ( E. z  e.  ( span `  A ) E. w  e.  ( span `  B
) x  =  ( z  +h  w )  <->  E. z E. w ( ( z  e.  (
span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) ) )
2422, 23bitri 241 . . . 4  |-  ( x  e.  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) )  <->  E. z E. w ( ( z  e.  (
span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) ) )
25 vex 2951 . . . . . . . . . . 11  |-  z  e. 
_V
2625elspani 23037 . . . . . . . . . 10  |-  ( A 
C_  ~H  ->  ( z  e.  ( span `  A
)  <->  A. y  e.  SH  ( A  C_  y  -> 
z  e.  y ) ) )
271, 26ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( z  e.  ( span `  A
)  <->  A. y  e.  SH  ( A  C_  y  -> 
z  e.  y ) )
28 vex 2951 . . . . . . . . . . 11  |-  w  e. 
_V
2928elspani 23037 . . . . . . . . . 10  |-  ( B 
C_  ~H  ->  ( w  e.  ( span `  B
)  <->  A. y  e.  SH  ( B  C_  y  ->  w  e.  y )
) )
304, 29ax-mp 8 . . . . . . . . 9  |-  ( w  e.  ( span `  B
)  <->  A. y  e.  SH  ( B  C_  y  ->  w  e.  y )
)
3127, 30anbi12i 679 . . . . . . . 8  |-  ( ( z  e.  ( span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B
) )  <->  ( A. y  e.  SH  ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  A. y  e.  SH  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) ) )
32 r19.26 2830 . . . . . . . 8  |-  ( A. y  e.  SH  (
( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) )  <->  ( A. y  e.  SH  ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  A. y  e.  SH  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) ) )
3331, 32bitr4i 244 . . . . . . 7  |-  ( ( z  e.  ( span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B
) )  <->  A. y  e.  SH  ( ( A 
C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) ) )
34 r19.27av 2836 . . . . . . 7  |-  ( ( A. y  e.  SH  ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B 
C_  y  ->  w  e.  y ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  A. y  e.  SH  ( ( ( A 
C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) ) )
3533, 34sylanb 459 . . . . . 6  |-  ( ( ( z  e.  (
span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  A. y  e.  SH  ( ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y )
)  /\  x  =  ( z  +h  w
) ) )
36 unss 3513 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( A  C_  y  /\  B  C_  y )  <->  ( A  u.  B )  C_  y
)
37 prth 555 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) )  ->  (
( A  C_  y  /\  B  C_  y )  ->  ( z  e.  y  /\  w  e.  y ) ) )
3836, 37syl5bir 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) )  ->  (
( A  u.  B
)  C_  y  ->  ( z  e.  y  /\  w  e.  y )
) )
39 shaddcl 22711 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( y  e.  SH  /\  z  e.  y  /\  w  e.  y )  ->  ( z  +h  w
)  e.  y )
40393expib 1156 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  e.  SH  ->  (
( z  e.  y  /\  w  e.  y )  ->  ( z  +h  w )  e.  y ) )
4138, 40sylan9r 640 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( y  e.  SH  /\  ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B 
C_  y  ->  w  e.  y ) ) )  ->  ( ( A  u.  B )  C_  y  ->  ( z  +h  w )  e.  y ) )
42 eleq1 2495 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  ( z  +h  w )  ->  (
x  e.  y  <->  ( z  +h  w )  e.  y ) )
4342biimprd 215 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  ( z  +h  w )  ->  (
( z  +h  w
)  e.  y  ->  x  e.  y )
)
4441, 43sylan9 639 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( y  e.  SH  /\  ( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B 
C_  y  ->  w  e.  y ) ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  ( ( A  u.  B )  C_  y  ->  x  e.  y ) )
4544expl 602 . . . . . . . 8  |-  ( y  e.  SH  ->  (
( ( ( A 
C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B  C_  y  ->  w  e.  y ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  -> 
( ( A  u.  B )  C_  y  ->  x  e.  y ) ) )
4645ralimia 2771 . . . . . . 7  |-  ( A. y  e.  SH  (
( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B 
C_  y  ->  w  e.  y ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  A. y  e.  SH  ( ( A  u.  B )  C_  y  ->  x  e.  y ) )
471, 4unssi 3514 . . . . . . . 8  |-  ( A  u.  B )  C_  ~H
48 vex 2951 . . . . . . . . 9  |-  x  e. 
_V
4948elspani 23037 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  u.  B ) 
C_  ~H  ->  ( x  e.  ( span `  ( A  u.  B )
)  <->  A. y  e.  SH  ( ( A  u.  B )  C_  y  ->  x  e.  y ) ) )
5047, 49ax-mp 8 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( span `  ( A  u.  B )
)  <->  A. y  e.  SH  ( ( A  u.  B )  C_  y  ->  x  e.  y ) )
5146, 50sylibr 204 . . . . . 6  |-  ( A. y  e.  SH  (
( ( A  C_  y  ->  z  e.  y )  /\  ( B 
C_  y  ->  w  e.  y ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  x  e.  ( span `  ( A  u.  B
) ) )
5235, 51syl 16 . . . . 5  |-  ( ( ( z  e.  (
span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  x  e.  ( span `  ( A  u.  B ) ) )
5352exlimivv 1645 . . . 4  |-  ( E. z E. w ( ( z  e.  (
span `  A )  /\  w  e.  ( span `  B ) )  /\  x  =  ( z  +h  w ) )  ->  x  e.  ( span `  ( A  u.  B ) ) )
5424, 53sylbi 188 . . 3  |-  ( x  e.  ( ( span `  A )  +H  ( span `  B ) )  ->  x  e.  (
span `  ( A  u.  B ) ) )
5554ssriv 3344 . 2  |-  ( (
span `  A )  +H  ( span `  B
) )  C_  ( span `  ( A  u.  B ) )
5621, 55eqssi 3356 1  |-  ( span `  ( A  u.  B
) )  =  ( ( span `  A
)  +H  ( span `  B ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 177    /\ wa 359   E.wex 1550    = wceq 1652    e. wcel 1725   A.wral 2697   E.wrex 2698    u. cun 3310    C_ wss 3312   ` cfv 5446  (class class class)co 6073   ~Hchil 22414    +h cva 22415   SHcsh 22423    +H cph 22426   spancspn 22427
This theorem is referenced by:  spanun  23039  spanunsni  23073  spansnji  23140
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 2416  ax-rep 4312  ax-sep 4322  ax-nul 4330  ax-pow 4369  ax-pr 4395  ax-un 4693  ax-cnex 9038  ax-resscn 9039  ax-1cn 9040  ax-icn 9041  ax-addcl 9042  ax-addrcl 9043  ax-mulcl 9044  ax-mulrcl 9045  ax-mulcom 9046  ax-addass 9047  ax-mulass 9048  ax-distr 9049  ax-i2m1 9050  ax-1ne0 9051  ax-1rid 9052  ax-rnegex 9053  ax-rrecex 9054  ax-cnre 9055  ax-pre-lttri 9056  ax-pre-lttrn 9057  ax-pre-ltadd 9058  ax-pre-mulgt0 9059  ax-pre-sup 9060  ax-addf 9061  ax-mulf 9062  ax-hilex 22494  ax-hfvadd 22495  ax-hvcom 22496  ax-hvass 22497  ax-hv0cl 22498  ax-hvaddid 22499  ax-hfvmul 22500  ax-hvmulid 22501  ax-hvmulass 22502  ax-hvdistr1 22503  ax-hvdistr2 22504  ax-hvmul0 22505  ax-hfi 22573  ax-his1 22576  ax-his2 22577  ax-his3 22578  ax-his4 22579
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 2284  df-mo 2285  df-clab 2422  df-cleq 2428  df-clel 2431  df-nfc 2560  df-ne 2600  df-nel 2601  df-ral 2702  df-rex 2703  df-reu 2704  df-rmo 2705  df-rab 2706  df-v 2950  df-sbc 3154  df-csb 3244  df-dif 3315  df-un 3317  df-in 3319  df-ss 3326  df-pss 3328  df-nul 3621  df-if 3732  df-pw 3793  df-sn 3812  df-pr 3813  df-tp 3814  df-op 3815  df-uni 4008  df-int 4043  df-iun 4087  df-br 4205  df-opab 4259  df-mpt 4260  df-tr 4295  df-eprel 4486  df-id 4490  df-po 4495  df-so 4496  df-fr 4533  df-we 4535  df-ord 4576  df-on 4577  df-lim 4578  df-suc 4579  df-om 4838  df-xp 4876  df-rel 4877  df-cnv 4878  df-co 4879  df-dm 4880  df-rn 4881  df-res 4882  df-ima 4883  df-iota 5410  df-fun 5448  df-fn 5449  df-f 5450  df-f1 5451  df-fo 5452  df-f1o 5453  df-fv 5454  df-ov 6076  df-oprab 6077  df-mpt2 6078  df-1st 6341  df-2nd 6342  df-riota 6541  df-recs 6625  df-rdg 6660  df-er 6897  df-map 7012  df-pm 7013  df-en 7102  df-dom 7103  df-sdom 7104  df-sup 7438  df-pnf 9114  df-mnf 9115  df-xr 9116  df-ltxr 9117  df-le 9118  df-sub 9285  df-neg 9286  df-div 9670  df-nn 9993  df-2 10050  df-3 10051  df-4 10052  df-n0 10214  df-z 10275  df-uz 10481  df-q 10567  df-rp 10605  df-xneg 10702  df-xadd 10703  df-xmul 10704  df-icc 10915  df-seq 11316  df-exp 11375  df-cj 11896  df-re 11897  df-im 11898  df-sqr 12032  df-abs 12033  df-topgen 13659  df-psmet 16686  df-xmet 16687  df-met 16688  df-bl 16689  df-mopn 16690  df-top 16955  df-bases 16957  df-topon 16958  df-lm 17285  df-haus 17371  df-grpo 21771  df-gid 21772  df-ginv 21773  df-gdiv 21774  df-ablo 21862  df-vc 22017  df-nv 22063  df-va 22066  df-ba 22067  df-sm 22068  df-0v 22069  df-vs 22070  df-nmcv 22071  df-ims 22072  df-hnorm 22463  df-hvsub 22466  df-hlim 22467  df-sh 22701  df-ch 22716  df-ch0 22747  df-shs 22802  df-span 22803
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