Theorem l1cvpat 37068

Description: A subspace covered by the set of all vectors, when summed with an atom not under it, equals the set of all vectors. (1cvrjat 37489 analog.) (Contributed by NM, 11-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
l1cvpat.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
l1cvpat.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
l1cvpat.p	⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
l1cvpat.a	⊢ 𝐴 = (LSAtoms‘𝑊)
l1cvpat.c	⊢ 𝐶 = ( ⋖L ‘𝑊)
l1cvpat.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
l1cvpat.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
l1cvpat.q	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)
l1cvpat.l	⊢ (𝜑 → 𝑈𝐶𝑉)
l1cvpat.m	⊢ (𝜑 → ¬ 𝑄 ⊆ 𝑈)

Assertion

Ref	Expression
l1cvpat	⊢ (𝜑 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉)

Proof of Theorem l1cvpat

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		l1cvpat.q	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)
2		l1cvpat.w	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
3		l1cvpat.v	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
4		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
5		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑊) = (0g‘𝑊)
6		l1cvpat.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = (LSAtoms‘𝑊)
7	3, 4, 5, 6	islsat 37005	. . . 4 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (𝑄 ∈ 𝐴 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)})𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
8	2, 7	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑄 ∈ 𝐴 ↔ ∃𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)})𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
9	1, 8	mpbid 231	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)})𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))
10		l1cvpat.m	. 2 ⊢ (𝜑 → ¬ 𝑄 ⊆ 𝑈)
11		eldifi 4061	. . . 4 ⊢ (𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)}) → 𝑣 ∈ 𝑉)
12		l1cvpat.s	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
13		lveclmod 20368	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
14	2, 13	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
15	14	3ad2ant1 1132	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → 𝑊 ∈ LMod)
16		l1cvpat.u	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
17	16	3ad2ant1 1132	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → 𝑈 ∈ 𝑆)
18		simp2 1136	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → 𝑣 ∈ 𝑉)
19	3, 12, 4, 15, 17, 18	lspsnel5 20257	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (𝑣 ∈ 𝑈 ↔ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈))
20	19	notbid 318	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (¬ 𝑣 ∈ 𝑈 ↔ ¬ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈))
21		l1cvpat.p	. . . . . . . . 9 ⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
22		eqid 2738	. . . . . . . . 9 ⊢ (LSHyp‘𝑊) = (LSHyp‘𝑊)
23	2	3ad2ant1 1132	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → 𝑊 ∈ LVec)
24		l1cvpat.l	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑈𝐶𝑉)
25		l1cvpat.c	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐶 = ( ⋖L ‘𝑊)
26	3, 12, 22, 25, 2	islshpcv 37067	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ (LSHyp‘𝑊) ↔ (𝑈 ∈ 𝑆 ∧ 𝑈𝐶𝑉)))
27	16, 24, 26	mpbir2and 710	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (LSHyp‘𝑊))
28	27	3ad2ant1 1132	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → 𝑈 ∈ (LSHyp‘𝑊))
29	3, 4, 21, 22, 23, 28, 18	lshpnelb 36998	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (¬ 𝑣 ∈ 𝑈 ↔ (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉))
30	29	biimpd 228	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (¬ 𝑣 ∈ 𝑈 → (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉))
31	20, 30	sylbird 259	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (¬ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉))
32		sseq1 3946	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑄 ⊆ 𝑈 ↔ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈))
33	32	notbid 318	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 ↔ ¬ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈))
34		oveq2 7283	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑈 ⊕ 𝑄) = (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
35	34	eqeq1d 2740	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → ((𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉 ↔ (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉))
36	33, 35	imbi12d 345	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → ((¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉) ↔ (¬ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉)))
37	36	3ad2ant3 1134	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → ((¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉) ↔ (¬ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) = 𝑉)))
38	31, 37	mpbird 256	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉))
39	38	3exp 1118	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ 𝑉 → (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉))))
40	11, 39	syl5 34	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)}) → (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉))))
41	40	rexlimdv 3212	. 2 ⊢ (𝜑 → (∃𝑣 ∈ (𝑉 ∖ {(0g‘𝑊)})𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (¬ 𝑄 ⊆ 𝑈 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉)))
42	9, 10, 41	mp2d 49	1 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ⊕ 𝑄) = 𝑉)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  ∃wrex 3065   ∖ cdif 3884   ⊆ wss 3887  {csn 4561   class class class wbr 5074  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275  Basecbs 16912  0_gc0g 17150  LSSumclsm 19239  LModclmod 20123  LSubSpclss 20193  LSpanclspn 20233  LVecclvec 20364  LSAtomsclsa 36988  LSHypclsh 36989   ⋖_L clcv 37032

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  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 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-int 4880  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-tpos 8042  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-mulr 16976  df-0g 17152  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-submnd 18431  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-sbg 18582  df-subg 18752  df-cntz 18923  df-lsm 19241  df-cmn 19388  df-abl 19389  df-mgp 19721  df-ur 19738  df-ring 19785  df-oppr 19862  df-dvdsr 19883  df-unit 19884  df-invr 19914  df-drng 19993  df-lmod 20125  df-lss 20194  df-lsp 20234  df-lvec 20365  df-lsatoms 36990  df-lshyp 36991  df-lcv 37033

This theorem is referenced by:  l1cvat  37069