Users' Mathboxes Mathbox for Norm Megill < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lshpdisj Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lshpdisj 36738
Description: A hyperplane and the span in the hyperplane definition are disjoint. (Contributed by NM, 3-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lshpdisj.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lshpdisj.o 0 = (0g𝑊)
lshpdisj.n 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lshpdisj.p = (LSSum‘𝑊)
lshpdisj.h 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
lshpdisj.w (𝜑𝑊 ∈ LVec)
lshpdisj.u (𝜑𝑈𝐻)
lshpdisj.x (𝜑𝑋𝑉)
lshpdisj.e (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑋})) = 𝑉)
Assertion
Ref Expression
lshpdisj (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) = { 0 })

Proof of Theorem lshpdisj
Dummy variables 𝑣 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lshpdisj.w . . . . . . . . 9 (𝜑𝑊 ∈ LVec)
2 lveclmod 20143 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
31, 2syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
43adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣𝑈) → 𝑊 ∈ LMod)
5 lshpdisj.x . . . . . . . 8 (𝜑𝑋𝑉)
65adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣𝑈) → 𝑋𝑉)
7 eqid 2737 . . . . . . . 8 (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
8 eqid 2737 . . . . . . . 8 (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
9 lshpdisj.v . . . . . . . 8 𝑉 = (Base‘𝑊)
10 eqid 2737 . . . . . . . 8 ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑊)
11 lshpdisj.n . . . . . . . 8 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
127, 8, 9, 10, 11lspsnel 20040 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋)))
134, 6, 12syl2anc 587 . . . . . 6 ((𝜑𝑣𝑈) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋)))
14 lshpdisj.p . . . . . . . . . . . . . . . . 17 = (LSSum‘𝑊)
15 lshpdisj.h . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
16 lshpdisj.u . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑈𝐻)
17 lshpdisj.e . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑋})) = 𝑉)
189, 11, 14, 15, 3, 16, 5, 17lshpnel 36734 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ¬ 𝑋𝑈)
1918ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → ¬ 𝑋𝑈)
20 lshpdisj.o . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 = (0g𝑊)
21 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (LSubSp‘𝑊) = (LSubSp‘𝑊)
221ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑊 ∈ LVec)
2321, 15, 3, 16lshplss 36732 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
2423ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
255ad2antrr 726 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑋𝑉)
263adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑊 ∈ LMod)
27 simpr 488 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)))
285adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑋𝑉)
299, 10, 7, 8, 11, 26, 27, 28lspsneli 20038 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
3029adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
31 simpr 488 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 )
329, 20, 21, 11, 22, 24, 25, 30, 31lspsnel4 20161 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑋𝑈 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
3319, 32mtbid 327 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈)
3433ex 416 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 → ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
3534necon4ad 2959 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈 → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 ))
36 eleq1 2825 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
37 eqeq1 2741 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣 = 0 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 ))
3836, 37imbi12d 348 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → ((𝑣𝑈𝑣 = 0 ) ↔ ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈 → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 )))
3935, 38syl5ibrcom 250 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 )))
4039ex 416 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 ))))
4140com23 86 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 ))))
4241com24 95 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑣𝑈 → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))))
4342imp31 421 . . . . . . 7 (((𝜑𝑣𝑈) ∧ 𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))
4443rexlimdva 3203 . . . . . 6 ((𝜑𝑣𝑈) → (∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))
4513, 44sylbid 243 . . . . 5 ((𝜑𝑣𝑈) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) → 𝑣 = 0 ))
4645expimpd 457 . . . 4 (𝜑 → ((𝑣𝑈𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})) → 𝑣 = 0 ))
47 elin 3882 . . . 4 (𝑣 ∈ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ↔ (𝑣𝑈𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})))
48 velsn 4557 . . . 4 (𝑣 ∈ { 0 } ↔ 𝑣 = 0 )
4946, 47, 483imtr4g 299 . . 3 (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) → 𝑣 ∈ { 0 }))
5049ssrdv 3907 . 2 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ⊆ { 0 })
519, 21, 11lspsncl 20014 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊))
523, 5, 51syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊))
5321lssincl 20002 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊)) → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊))
543, 23, 52, 53syl3anc 1373 . . 3 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊))
5520, 21lss0ss 19985 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊)) → { 0 } ⊆ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})))
563, 54, 55syl2anc 587 . 2 (𝜑 → { 0 } ⊆ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})))
5750, 56eqssd 3918 1 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) = { 0 })
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399   = wceq 1543  wcel 2110  wne 2940  wrex 3062  cin 3865  wss 3866  {csn 4541  cfv 6380  (class class class)co 7213  Basecbs 16760  Scalarcsca 16805   ·𝑠 cvsca 16806  0gc0g 16944  LSSumclsm 19023  LModclmod 19899  LSubSpclss 19968  LSpanclspn 20008  LVecclvec 20139  LSHypclsh 36726
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-tpos 7968  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-er 8391  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-nn 11831  df-2 11893  df-3 11894  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-mulr 16816  df-0g 16946  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-submnd 18219  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-sbg 18370  df-subg 18540  df-lsm 19025  df-mgp 19505  df-ur 19517  df-ring 19564  df-oppr 19641  df-dvdsr 19659  df-unit 19660  df-invr 19690  df-drng 19769  df-lmod 19901  df-lss 19969  df-lsp 20009  df-lvec 20140  df-lshyp 36728
This theorem is referenced by:  lshpsmreu  36860  lshpkrlem5  36865
  Copyright terms: Public domain W3C validator