Theorem cdjreui 32361

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	⊢ 𝐴 ∈ Sℋ
cdjreu.2	⊢ 𝐵 ∈ Sℋ

Assertion

Ref	Expression
cdjreui	⊢ ((𝐶 ∈ (𝐴 +ℋ 𝐵) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		cdjreu.1	. . . . 5 ⊢ 𝐴 ∈ Sℋ
2		cdjreu.2	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ Sℋ
3	1, 2	shseli 31245	. . . 4 ⊢ (𝐶 ∈ (𝐴 +ℋ 𝐵) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦))
4	3	biimpi 216	. . 3 ⊢ (𝐶 ∈ (𝐴 +ℋ 𝐵) → ∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦))
5		reeanv 3209	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐵 (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) ↔ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
6		eqtr2 2750	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
7	1	sheli 31143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑥 ∈ 𝐴 → 𝑥 ∈ ℋ)
8	2	sheli 31143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑦 ∈ 𝐵 → 𝑦 ∈ ℋ)
9	7, 8	anim12i 613	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ))
10	1	sheli 31143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 ∈ 𝐴 → 𝑧 ∈ ℋ)
11	2	sheli 31143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑤 ∈ 𝐵 → 𝑤 ∈ ℋ)
12	10, 11	anim12i 613	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → (𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ))
13		hvaddsub4 31007	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑦 ∈ ℋ) ∧ (𝑧 ∈ ℋ ∧ 𝑤 ∈ ℋ)) → ((𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦)))
14	9, 12, 13	syl2an 596	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦)))
15	14	an4s 660	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦)))
16	15	adantll 714	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦)))
17		shsubcl 31149	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝐵 ∈ Sℋ ∧ 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑤 −ℎ 𝑦) ∈ 𝐵)
18	2, 17	mp3an1 1450	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑤 −ℎ 𝑦) ∈ 𝐵)
19	18	ancoms 458	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → (𝑤 −ℎ 𝑦) ∈ 𝐵)
20		eleq1 2816	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵 ↔ (𝑤 −ℎ 𝑦) ∈ 𝐵))
21	19, 20	syl5ibrcom 247	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵))
22	21	adantl 481	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵))
23		shsubcl 31149	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴)
24	1, 23	mp3an1 1450	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴)
25	24	adantr 480	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴)
26	22, 25	jctild 525	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵)))
27	26	adantll 714	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵)))
28		elin 3930	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) ↔ ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵))
29		eleq2 2817	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ (𝐴 ∩ 𝐵) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ))
30	28, 29	bitr3id 285	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ → (((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ))
31	30	ad2antrr 726	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → (((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐴 ∧ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 𝐵) ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ))
32	27, 31	sylibd 239	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → (𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ))
33		elch0 31183	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ ↔ (𝑥 −ℎ 𝑧) = 0ℎ)
34		hvsubeq0 30997	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = 0ℎ ↔ 𝑥 = 𝑧))
35	33, 34	bitrid 283	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑥 ∈ ℋ ∧ 𝑧 ∈ ℋ) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ ↔ 𝑥 = 𝑧))
36	7, 10, 35	syl2an 596	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ ↔ 𝑥 = 𝑧))
37	36	ad2antlr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) ∈ 0ℋ ↔ 𝑥 = 𝑧))
38	32, 37	sylibd 239	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 −ℎ 𝑧) = (𝑤 −ℎ 𝑦) → 𝑥 = 𝑧))
39	16, 38	sylbid 240	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤) → 𝑥 = 𝑧))
40	6, 39	syl5 34	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵)) → ((𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
41	40	rexlimdvva 3194	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐵 (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
42	5, 41	biimtrrid 243	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → ((∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
43	42	ralrimivva 3180	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ → ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
44	4, 43	anim12i 613	. 2 ⊢ ((𝐶 ∈ (𝐴 +ℋ 𝐵) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧)))
45		oveq1 7394	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑦))
46	45	eqeq2d 2740	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
47	46	rexbidv 3157	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
48		oveq2 7395	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝑧 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
49	48	eqeq2d 2740	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
50	49	cbvrexvw 3216	. . . 4 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))
51	47, 50	bitrdi 287	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
52	51	reu4 3702	. 2 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐴 ∀𝑧 ∈ 𝐴 ((∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧)))
53	44, 52	sylibr 234	1 ⊢ ((𝐶 ∈ (𝐴 +ℋ 𝐵) ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∃!𝑥 ∈ 𝐴 ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∀wral 3044  ∃wrex 3053  ∃!wreu 3352   ∩ cin 3913  (class class class)co 7387   ℋchba 30848   +_ℎ cva 30849  0_ℎc0v 30853   −_ℎ cmv 30854   S_ℋ csh 30857   +_ℋ cph 30860  0_ℋc0h 30864

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5234  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5320  ax-pr 5387  ax-un 7711  ax-resscn 11125  ax-1cn 11126  ax-icn 11127  ax-addcl 11128  ax-addrcl 11129  ax-mulcl 11130  ax-mulrcl 11131  ax-mulcom 11132  ax-addass 11133  ax-mulass 11134  ax-distr 11135  ax-i2m1 11136  ax-1ne0 11137  ax-1rid 11138  ax-rnegex 11139  ax-rrecex 11140  ax-cnre 11141  ax-pre-lttri 11142  ax-pre-lttrn 11143  ax-pre-ltadd 11144  ax-pre-mulgt0 11145  ax-hilex 30928  ax-hfvadd 30929  ax-hvcom 30930  ax-hvass 30931  ax-hv0cl 30932  ax-hvaddid 30933  ax-hfvmul 30934  ax-hvmulid 30935  ax-hvmulass 30936  ax-hvdistr1 30937  ax-hvdistr2 30938  ax-hvmul0 30939

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3354  df-reu 3355  df-rab 3406  df-v 3449  df-sbc 3754  df-csb 3863  df-dif 3917  df-un 3919  df-in 3921  df-ss 3931  df-nul 4297  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5108  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-id 5533  df-po 5546  df-so 5547  df-xp 5644  df-rel 5645  df-cnv 5646  df-co 5647  df-dm 5648  df-rn 5649  df-res 5650  df-ima 5651  df-iota 6464  df-fun 6513  df-fn 6514  df-f 6515  df-f1 6516  df-fo 6517  df-f1o 6518  df-fv 6519  df-riota 7344  df-ov 7390  df-oprab 7391  df-mpo 7392  df-er 8671  df-en 8919  df-dom 8920  df-sdom 8921  df-pnf 11210  df-mnf 11211  df-xr 11212  df-ltxr 11213  df-le 11214  df-sub 11407  df-neg 11408  df-div 11836  df-grpo 30422  df-ablo 30474  df-hvsub 30900  df-sh 31136  df-ch0 31182  df-shs 31237

This theorem is referenced by:  cdj3lem2  32364