Theorem lsmsatcv 39502

Description: Subspace sum has the covering property (using spans of singletons to represent atoms). Similar to Exercise 5 of [Kalmbach] p. 153. (spansncvi 31741 analog.) Explicit atom version of lsmcv 21134. (Contributed by NM, 29-Oct-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
lsmsatcv.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
lsmsatcv.p	⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
lsmsatcv.a	⊢ 𝐴 = (LSAtoms‘𝑊)
lsmsatcv.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
lsmsatcv.t	⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ 𝑆)
lsmsatcv.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
lsmsatcv.x	⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)

Assertion

Ref	Expression
lsmsatcv	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄))

Proof of Theorem lsmsatcv

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lsmsatcv.w	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
2		lsmsatcv.x	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑄 ∈ 𝐴)
3		eqid 2739	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
4		eqid 2739	. . . . 5 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
5		lsmsatcv.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = (LSAtoms‘𝑊)
6	3, 4, 5	islsati 39486	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑄 ∈ 𝐴) → ∃𝑣 ∈ (Base‘𝑊)𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))
7	1, 2, 6	syl2anc 590	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∃𝑣 ∈ (Base‘𝑊)𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))
8		lsmsatcv.s	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
9		lsmsatcv.p	. . . . . . . 8 ⊢ ⊕ = (LSSum‘𝑊)
10	1	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑊 ∈ LVec)
11		lsmsatcv.t	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ 𝑆)
12	11	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑇 ∈ 𝑆)
13		lsmsatcv.u	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
14	13	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑈 ∈ 𝑆)
15		simpr 485	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑣 ∈ (Base‘𝑊))
16	3, 8, 4, 9, 10, 12, 14, 15	lsmcv 21134	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) ∧ 𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
17	16	3expib 1128	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
18	17	3adant3 1138	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊) ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
19		oveq2 7364	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑇 ⊕ 𝑄) = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
20	19	sseq2d 3947	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄) ↔ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
21	20	anbi2d 636	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) ↔ (𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))))
22	19	eqeq2d 2750	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄) ↔ 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
23	21, 22	imbi12d 345	. . . . . 6 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄)) ↔ ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))))
24	23	3ad2ant3 1141	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊) ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → (((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄)) ↔ ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))))
25	18, 24	mpbird 258	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊) ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄)))
26	25	rexlimdv3a 3144	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∃𝑣 ∈ (Base‘𝑊)𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄))))
27	7, 26	mpd 15	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄)))
28	27	3impib 1122	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 207   ∧ wa 396   ∧ w3a 1092   = wceq 1547   ∈ wcel 2119  ∃wrex 3063   ⊆ wss 3883   ⊊ wpss 3884  {csn 4555  ‘cfv 6485  (class class class)co 7356  Basecbs 17170  LSSumclsm 19600  LSubSpclss 20921  LSpanclspn 20961  LVecclvec 21092  LSAtomsclsa 39466

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5199  ax-sep 5218  ax-nul 5228  ax-pow 5294  ax-pr 5362  ax-un 7678  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106

This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4262  df-if 4455  df-pw 4531  df-sn 4556  df-pr 4558  df-op 4562  df-uni 4839  df-int 4878  df-iun 4923  df-br 5073  df-opab 5135  df-mpt 5154  df-tr 5180  df-id 5513  df-eprel 5518  df-po 5526  df-so 5527  df-fr 5571  df-we 5573  df-xp 5624  df-rel 5625  df-cnv 5626  df-co 5627  df-dm 5628  df-rn 5629  df-res 5630  df-ima 5631  df-pred 6252  df-ord 6313  df-on 6314  df-lim 6315  df-suc 6316  df-iota 6441  df-fun 6487  df-fn 6488  df-f 6489  df-f1 6490  df-fo 6491  df-f1o 6492  df-fv 6493  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-tpos 8166  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8633  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-0g 17395  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18743  df-grp 18903  df-minusg 18904  df-sbg 18905  df-subg 19090  df-lsm 19602  df-cmn 19748  df-abl 19749  df-mgp 20113  df-rng 20125  df-ur 20154  df-ring 20207  df-oppr 20308  df-dvdsr 20328  df-unit 20329  df-invr 20359  df-drng 20703  df-lmod 20852  df-lss 20922  df-lsp 20962  df-lvec 21093  df-lsatoms 39468

This theorem is referenced by:  dochsat  41875