HSE Home Hilbert Space Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  HSE Home  >  Th. List  >  cdjreui Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem cdjreui 31374
Description: A member of the sum of disjoint subspaces has a unique decomposition. Part of Lemma 5 of [Holland] p. 1520. (Contributed by NM, 20-May-2005.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
cdjreu.1 𝐴S
cdjreu.2 𝐵S
Assertion
Ref Expression
cdjreui ((𝐶 ∈ (𝐴 + 𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ∃!𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦

Proof of Theorem cdjreui
Dummy variables 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cdjreu.1 . . . . 5 𝐴S
2 cdjreu.2 . . . . 5 𝐵S
31, 2shseli 30258 . . . 4 (𝐶 ∈ (𝐴 + 𝐵) ↔ ∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦))
43biimpi 215 . . 3 (𝐶 ∈ (𝐴 + 𝐵) → ∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦))
5 reeanv 3217 . . . . 5 (∃𝑦𝐵𝑤𝐵 (𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) ↔ (∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)))
6 eqtr2 2760 . . . . . . 7 ((𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤))
71sheli 30156 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝐴𝑥 ∈ ℋ)
82sheli 30156 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦𝐵𝑦 ∈ ℋ)
97, 8anim12i 613 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥𝐴𝑦𝐵) → (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ))
101sheli 30156 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝐴𝑧 ∈ ℋ)
112sheli 30156 . . . . . . . . . . . 12 (𝑤𝐵𝑤 ∈ ℋ)
1210, 11anim12i 613 . . . . . . . . . . 11 ((𝑧𝐴𝑤𝐵) → (𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ))
13 hvaddsub4 30020 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ (𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤) ↔ (𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦)))
149, 12, 13syl2an 596 . . . . . . . . . 10 (((𝑥𝐴𝑦𝐵) ∧ (𝑧𝐴𝑤𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤) ↔ (𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦)))
1514an4s 658 . . . . . . . . 9 (((𝑥𝐴𝑧𝐴) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤) ↔ (𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦)))
1615adantll 712 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤) ↔ (𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦)))
17 shsubcl 30162 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐵S𝑤𝐵𝑦𝐵) → (𝑤 𝑦) ∈ 𝐵)
182, 17mp3an1 1448 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑤𝐵𝑦𝐵) → (𝑤 𝑦) ∈ 𝐵)
1918ancoms 459 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦𝐵𝑤𝐵) → (𝑤 𝑦) ∈ 𝐵)
20 eleq1 2825 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → ((𝑥 𝑧) ∈ 𝐵 ↔ (𝑤 𝑦) ∈ 𝐵))
2119, 20syl5ibrcom 246 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑦𝐵𝑤𝐵) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵))
2221adantl 482 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥𝐴𝑧𝐴) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵))
23 shsubcl 30162 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐴S𝑥𝐴𝑧𝐴) → (𝑥 𝑧) ∈ 𝐴)
241, 23mp3an1 1448 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥𝐴𝑧𝐴) → (𝑥 𝑧) ∈ 𝐴)
2524adantr 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥𝐴𝑧𝐴) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → (𝑥 𝑧) ∈ 𝐴)
2622, 25jctild 526 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥𝐴𝑧𝐴) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → ((𝑥 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵)))
2726adantll 712 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → ((𝑥 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵)))
28 elin 3926 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 𝑧) ∈ (𝐴𝐵) ↔ ((𝑥 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵))
29 eleq2 2826 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴𝐵) = 0 → ((𝑥 𝑧) ∈ (𝐴𝐵) ↔ (𝑥 𝑧) ∈ 0))
3028, 29bitr3id 284 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴𝐵) = 0 → (((𝑥 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵) ↔ (𝑥 𝑧) ∈ 0))
3130ad2antrr 724 . . . . . . . . . 10 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → (((𝑥 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 𝑧) ∈ 𝐵) ↔ (𝑥 𝑧) ∈ 0))
3227, 31sylibd 238 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → (𝑥 𝑧) ∈ 0))
33 elch0 30196 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 𝑧) ∈ 0 ↔ (𝑥 𝑧) = 0)
34 hvsubeq0 30010 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 𝑧) = 0𝑥 = 𝑧))
3533, 34bitrid 282 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 𝑧) ∈ 0𝑥 = 𝑧))
367, 10, 35syl2an 596 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝐴𝑧𝐴) → ((𝑥 𝑧) ∈ 0𝑥 = 𝑧))
3736ad2antlr 725 . . . . . . . . 9 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) ∈ 0𝑥 = 𝑧))
3832, 37sylibd 238 . . . . . . . 8 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 𝑧) = (𝑤 𝑦) → 𝑥 = 𝑧))
3916, 38sylbid 239 . . . . . . 7 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤) → 𝑥 = 𝑧))
406, 39syl5 34 . . . . . 6 ((((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) ∧ (𝑦𝐵𝑤𝐵)) → ((𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
4140rexlimdvva 3205 . . . . 5 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) → (∃𝑦𝐵𝑤𝐵 (𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
425, 41biimtrrid 242 . . . 4 (((𝐴𝐵) = 0 ∧ (𝑥𝐴𝑧𝐴)) → ((∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
4342ralrimivva 3197 . . 3 ((𝐴𝐵) = 0 → ∀𝑥𝐴𝑧𝐴 ((∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
444, 43anim12i 613 . 2 ((𝐶 ∈ (𝐴 + 𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → (∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∀𝑥𝐴𝑧𝐴 ((∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧)))
45 oveq1 7364 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑦))
4645eqeq2d 2747 . . . . 5 (𝑥 = 𝑧 → (𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 + 𝑦)))
4746rexbidv 3175 . . . 4 (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ↔ ∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑦)))
48 oveq2 7365 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑤 → (𝑧 + 𝑦) = (𝑧 + 𝑤))
4948eqeq2d 2747 . . . . 5 (𝑦 = 𝑤 → (𝐶 = (𝑧 + 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)))
5049cbvrexvw 3226 . . . 4 (∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑦) ↔ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤))
5147, 50bitrdi 286 . . 3 (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ↔ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)))
5251reu4 3689 . 2 (∃!𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ↔ (∃𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∀𝑥𝐴𝑧𝐴 ((∃𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑤𝐵 𝐶 = (𝑧 + 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧)))
5344, 52sylibr 233 1 ((𝐶 ∈ (𝐴 + 𝐵) ∧ (𝐴𝐵) = 0) → ∃!𝑥𝐴𝑦𝐵 𝐶 = (𝑥 + 𝑦))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1541  wcel 2106  wral 3064  wrex 3073  ∃!wreu 3351  cin 3909  (class class class)co 7357  chba 29861   + cva 29862  0c0v 29866   cmv 29867   S csh 29870   + cph 29873  0c0h 29877
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-hilex 29941  ax-hfvadd 29942  ax-hvcom 29943  ax-hvass 29944  ax-hv0cl 29945  ax-hvaddid 29946  ax-hfvmul 29947  ax-hvmulid 29948  ax-hvmulass 29949  ax-hvdistr1 29950  ax-hvdistr2 29951  ax-hvmul0 29952
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-id 5531  df-po 5545  df-so 5546  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-grpo 29435  df-ablo 29487  df-hvsub 29913  df-sh 30149  df-ch0 30195  df-shs 30250
This theorem is referenced by:  cdj3lem2  31377
  Copyright terms: Public domain W3C validator