Proof of Theorem baerlem5alem1
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | baerlem5a.j1 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑗 = ((𝑎 · (𝑋 − 𝑌)) + (𝑏 · 𝑍))) |
2 | | baerlem3.v |
. . . . . 6
⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊) |
3 | | baerlem3.t |
. . . . . 6
⊢ · = (
·𝑠 ‘𝑊) |
4 | | baerlem3.r |
. . . . . 6
⊢ 𝑅 = (Scalar‘𝑊) |
5 | | baerlem3.b |
. . . . . 6
⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅) |
6 | | baerlem3.m |
. . . . . 6
⊢ − =
(-g‘𝑊) |
7 | | baerlem3.w |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec) |
8 | | lveclmod 20283 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod) |
9 | 7, 8 | syl 17 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod) |
10 | | baerlem5a.a1 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑎 ∈ 𝐵) |
11 | | baerlem3.x |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉) |
12 | | baerlem3.y |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝑉 ∖ { 0 })) |
13 | 12 | eldifad 3895 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑉) |
14 | 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 13 | lmodsubdi 20095 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑎 · (𝑋 − 𝑌)) = ((𝑎 · 𝑋) − (𝑎 · 𝑌))) |
15 | | baerlem3.p |
. . . . . 6
⊢ + =
(+g‘𝑊) |
16 | | baerlem3.i |
. . . . . 6
⊢ 𝐼 = (invg‘𝑅) |
17 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → (𝑎 · 𝑋) ∈ 𝑉) |
18 | 9, 10, 11, 17 | syl3anc 1369 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑎 · 𝑋) ∈ 𝑉) |
19 | 2, 15, 6, 3, 4, 5, 16, 9, 10, 18, 13 | lmodsubvs 20094 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · 𝑋) − (𝑎 · 𝑌)) = ((𝑎 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑌))) |
20 | 14, 19 | eqtrd 2778 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑎 · (𝑋 − 𝑌)) = ((𝑎 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑌))) |
21 | 20 | oveq1d 7270 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · (𝑋 − 𝑌)) + (𝑏 · 𝑍)) = (((𝑎 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑌)) + (𝑏 · 𝑍))) |
22 | 4 | lmodring 20046 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑅 ∈ Ring) |
23 | | ringgrp 19703 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp) |
24 | 9, 22, 23 | 3syl 18 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Grp) |
25 | 5, 16 | grpinvcl 18542 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → (𝐼‘𝑎) ∈ 𝐵) |
26 | 24, 10, 25 | syl2anc 583 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝑎) ∈ 𝐵) |
27 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . 5
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝐼‘𝑎) ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝑉) → ((𝐼‘𝑎) · 𝑌) ∈ 𝑉) |
28 | 9, 26, 13, 27 | syl3anc 1369 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((𝐼‘𝑎) · 𝑌) ∈ 𝑉) |
29 | | baerlem5a.b1 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 𝑏 ∈ 𝐵) |
30 | | baerlem3.z |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ (𝑉 ∖ { 0 })) |
31 | 30 | eldifad 3895 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 𝑍 ∈ 𝑉) |
32 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . 5
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑏 ∈ 𝐵 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉) → (𝑏 · 𝑍) ∈ 𝑉) |
33 | 9, 29, 31, 32 | syl3anc 1369 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑏 · 𝑍) ∈ 𝑉) |
34 | 2, 15 | lmodass 20053 |
. . . 4
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ ((𝑎 · 𝑋) ∈ 𝑉 ∧ ((𝐼‘𝑎) · 𝑌) ∈ 𝑉 ∧ (𝑏 · 𝑍) ∈ 𝑉)) → (((𝑎 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑌)) + (𝑏 · 𝑍)) = ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)))) |
35 | 9, 18, 28, 33, 34 | syl13anc 1370 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((𝑎 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑌)) + (𝑏 · 𝑍)) = ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)))) |
36 | 1, 21, 35 | 3eqtrd 2782 |
. 2
⊢ (𝜑 → 𝑗 = ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)))) |
37 | 2, 15 | lmodvacl 20052 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑌 ∈ 𝑉 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉) → (𝑌 + 𝑍) ∈ 𝑉) |
38 | 9, 13, 31, 37 | syl3anc 1369 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑌 + 𝑍) ∈ 𝑉) |
39 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . 5
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑌 + 𝑍) ∈ 𝑉) → (𝑎 · (𝑌 + 𝑍)) ∈ 𝑉) |
40 | 9, 10, 38, 39 | syl3anc 1369 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑎 · (𝑌 + 𝑍)) ∈ 𝑉) |
41 | | eqid 2738 |
. . . . 5
⊢
(invg‘𝑊) = (invg‘𝑊) |
42 | 2, 15, 41, 6 | grpsubval 18540 |
. . . 4
⊢ (((𝑎 · 𝑋) ∈ 𝑉 ∧ (𝑎 · (𝑌 + 𝑍)) ∈ 𝑉) → ((𝑎 · 𝑋) − (𝑎 · (𝑌 + 𝑍))) = ((𝑎 · 𝑋) +
((invg‘𝑊)‘(𝑎 · (𝑌 + 𝑍))))) |
43 | 18, 40, 42 | syl2anc 583 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · 𝑋) − (𝑎 · (𝑌 + 𝑍))) = ((𝑎 · 𝑋) +
((invg‘𝑊)‘(𝑎 · (𝑌 + 𝑍))))) |
44 | 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10, 11, 38 | lmodsubdi 20095 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (𝑎 · (𝑋 − (𝑌 + 𝑍))) = ((𝑎 · 𝑋) − (𝑎 · (𝑌 + 𝑍)))) |
45 | 2, 15, 4, 3, 5 | lmodvsdi 20061 |
. . . . . 6
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ ((𝐼‘𝑎) ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝑉 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉)) → ((𝐼‘𝑎) · (𝑌 + 𝑍)) = (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑍))) |
46 | 9, 26, 13, 31, 45 | syl13anc 1370 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐼‘𝑎) · (𝑌 + 𝑍)) = (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑍))) |
47 | 2, 4, 3, 41, 5, 16, 9, 38, 10 | lmodvsneg 20082 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 →
((invg‘𝑊)‘(𝑎 · (𝑌 + 𝑍))) = ((𝐼‘𝑎) · (𝑌 + 𝑍))) |
48 | | baerlem3.o |
. . . . . . . . . 10
⊢ 0 =
(0g‘𝑊) |
49 | | baerlem3.n |
. . . . . . . . . 10
⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊) |
50 | | baerlem5a.e1 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → 𝑒 ∈ 𝐵) |
51 | | baerlem5a.d1 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝑑 ∈ 𝐵) |
52 | 5, 16 | grpinvcl 18542 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑑 ∈ 𝐵) → (𝐼‘𝑑) ∈ 𝐵) |
53 | 24, 51, 52 | syl2anc 583 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝑑) ∈ 𝐵) |
54 | | baerlem3.d |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝑁‘{𝑌}) ≠ (𝑁‘{𝑍})) |
55 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢
(LSubSp‘𝑊) =
(LSubSp‘𝑊) |
56 | 2, 55, 49, 9, 13, 31 | lspprcl 20155 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (𝑁‘{𝑌, 𝑍}) ∈ (LSubSp‘𝑊)) |
57 | | baerlem3.c |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ¬ 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑌, 𝑍})) |
58 | 2, 15, 3, 4, 5, 49,
9, 26, 29, 13, 31 | lsppreli 20267 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)) ∈ (𝑁‘{𝑌, 𝑍})) |
59 | 2, 15, 3, 4, 5, 49,
9, 50, 53, 13, 31 | lsppreli 20267 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)) ∈ (𝑁‘{𝑌, 𝑍})) |
60 | | baerlem5a.j2 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝑗 = ((𝑑 · (𝑋 − 𝑍)) + (𝑒 · 𝑌))) |
61 | 2, 3, 4, 5, 6, 9, 51, 11, 31 | lmodsubdi 20095 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (𝑑 · (𝑋 − 𝑍)) = ((𝑑 · 𝑋) − (𝑑 · 𝑍))) |
62 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . . . . . . . . . . . . . . 18
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑑 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) → (𝑑 · 𝑋) ∈ 𝑉) |
63 | 9, 51, 11, 62 | syl3anc 1369 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝜑 → (𝑑 · 𝑋) ∈ 𝑉) |
64 | 2, 15, 6, 3, 4, 5, 16, 9, 51, 63, 31 | lmodsubvs 20094 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → ((𝑑 · 𝑋) − (𝑑 · 𝑍)) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍))) |
65 | 61, 64 | eqtrd 2778 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (𝑑 · (𝑋 − 𝑍)) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍))) |
66 | 65 | oveq1d 7270 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → ((𝑑 · (𝑋 − 𝑍)) + (𝑒 · 𝑌)) = (((𝑑 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)) + (𝑒 · 𝑌))) |
67 | | lmodabl 20085 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝑊 ∈ LMod → 𝑊 ∈ Abel) |
68 | 7, 8, 67 | 3syl 18 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Abel) |
69 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝐼‘𝑑) ∈ 𝐵 ∧ 𝑍 ∈ 𝑉) → ((𝐼‘𝑑) · 𝑍) ∈ 𝑉) |
70 | 9, 53, 31, 69 | syl3anc 1369 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → ((𝐼‘𝑑) · 𝑍) ∈ 𝑉) |
71 | 2, 4, 3, 5 | lmodvscl 20055 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑒 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝑉) → (𝑒 · 𝑌) ∈ 𝑉) |
72 | 9, 50, 13, 71 | syl3anc 1369 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (𝑒 · 𝑌) ∈ 𝑉) |
73 | 2, 15, 68, 63, 70, 72 | abl32 19323 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (((𝑑 · 𝑋) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)) + (𝑒 · 𝑌)) = (((𝑑 · 𝑋) + (𝑒 · 𝑌)) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍))) |
74 | 2, 15 | lmodass 20053 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ ((𝑑 · 𝑋) ∈ 𝑉 ∧ (𝑒 · 𝑌) ∈ 𝑉 ∧ ((𝐼‘𝑑) · 𝑍) ∈ 𝑉)) → (((𝑑 · 𝑋) + (𝑒 · 𝑌)) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)))) |
75 | 9, 63, 72, 70, 74 | syl13anc 1370 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (((𝑑 · 𝑋) + (𝑒 · 𝑌)) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)))) |
76 | 66, 73, 75 | 3eqtrd 2782 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → ((𝑑 · (𝑋 − 𝑍)) + (𝑒 · 𝑌)) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)))) |
77 | 60, 36, 76 | 3eqtr3d 2786 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍))) = ((𝑑 · 𝑋) + ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)))) |
78 | 2, 15, 4, 5, 3, 55,
7, 56, 11, 57, 58, 59, 10, 51, 77 | lvecindp 20315 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝑎 = 𝑑 ∧ (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)) = ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍)))) |
79 | 78 | simprd 495 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)) = ((𝑒 · 𝑌) + ((𝐼‘𝑑) · 𝑍))) |
80 | 2, 15, 4, 5, 3, 48,
49, 7, 12, 30, 26, 29, 50, 53, 54, 79 | lvecindp2 20316 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐼‘𝑎) = 𝑒 ∧ 𝑏 = (𝐼‘𝑑))) |
81 | 80 | simprd 495 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝑏 = (𝐼‘𝑑)) |
82 | 78 | simpld 494 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑎 = 𝑑) |
83 | 82 | fveq2d 6760 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐼‘𝑎) = (𝐼‘𝑑)) |
84 | 81, 83 | eqtr4d 2781 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑏 = (𝐼‘𝑎)) |
85 | 84 | oveq1d 7270 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑏 · 𝑍) = ((𝐼‘𝑎) · 𝑍)) |
86 | 85 | oveq2d 7271 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)) = (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + ((𝐼‘𝑎) · 𝑍))) |
87 | 46, 47, 86 | 3eqtr4rd 2789 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍)) = ((invg‘𝑊)‘(𝑎 · (𝑌 + 𝑍)))) |
88 | 87 | oveq2d 7271 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍))) = ((𝑎 · 𝑋) +
((invg‘𝑊)‘(𝑎 · (𝑌 + 𝑍))))) |
89 | 43, 44, 88 | 3eqtr4rd 2789 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((𝑎 · 𝑋) + (((𝐼‘𝑎) · 𝑌) + (𝑏 · 𝑍))) = (𝑎 · (𝑋 − (𝑌 + 𝑍)))) |
90 | 36, 89 | eqtrd 2778 |
1
⊢ (𝜑 → 𝑗 = (𝑎 · (𝑋 − (𝑌 + 𝑍)))) |