Theorem lsmsatcv 38970

Description: Subspace sum has the covering property (using spans of singletons to represent atoms). Similar to Exercise 5 of [Kalmbach] p. 153. (spansncvi 31599 analog.) Explicit atom version of lsmcv 21111. (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 2734	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
4		eqid 2734	. . . . 5 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
5		lsmsatcv.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 = (LSAtoms‘𝑊)
6	3, 4, 5	islsati 38954	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑄 ∈ 𝐴) → ∃𝑣 ∈ (Base‘𝑊)𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))
7	1, 2, 6	syl2anc 584	. . 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 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑊 ∈ LVec)
11		lsmsatcv.t	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ 𝑆)
12	11	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑇 ∈ 𝑆)
13		lsmsatcv.u	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
14	13	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑈 ∈ 𝑆)
15		simpr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑣 ∈ (Base‘𝑊))
16	3, 8, 4, 9, 10, 12, 14, 15	lsmcv 21111	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) ∧ 𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
17	16	3expib 1122	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊)) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
18	17	3adant3 1132	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊) ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
19		oveq2 7421	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑇 ⊕ 𝑄) = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))
20	19	sseq2d 3996	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄) ↔ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
21	20	anbi2d 630	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) ↔ (𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})))))
22	19	eqeq2d 2745	. . . . . . 7 ⊢ (𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}) → (𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄) ↔ 𝑈 = (𝑇 ⊕ ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣}))))
23	21, 22	imbi12d 344	. . . . . 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 1135	. . . . 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 257	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑊) ∧ 𝑄 = ((LSpan‘𝑊)‘{𝑣})) → ((𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄)))
26	25	rexlimdv3a 3146	. . 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 1116	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑇 ⊊ 𝑈 ∧ 𝑈 ⊆ (𝑇 ⊕ 𝑄)) → 𝑈 = (𝑇 ⊕ 𝑄))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2107  ∃wrex 3059   ⊆ wss 3931   ⊊ wpss 3932  {csn 4606  ‘cfv 6541  (class class class)co 7413  Basecbs 17229  LSSumclsm 19620  LSubSpclss 20897  LSpanclspn 20937  LVecclvec 21069  LSAtomsclsa 38934

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1909  ax-6 1966  ax-7 2006  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2140  ax-11 2156  ax-12 2176  ax-ext 2706  ax-rep 5259  ax-sep 5276  ax-nul 5286  ax-pow 5345  ax-pr 5412  ax-un 7737  ax-cnex 11193  ax-resscn 11194  ax-1cn 11195  ax-icn 11196  ax-addcl 11197  ax-addrcl 11198  ax-mulcl 11199  ax-mulrcl 11200  ax-mulcom 11201  ax-addass 11202  ax-mulass 11203  ax-distr 11204  ax-i2m1 11205  ax-1ne0 11206  ax-1rid 11207  ax-rnegex 11208  ax-rrecex 11209  ax-cnre 11210  ax-pre-lttri 11211  ax-pre-lttrn 11212  ax-pre-ltadd 11213  ax-pre-mulgt0 11214

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2064  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2808  df-nfc 2884  df-ne 2932  df-nel 3036  df-ral 3051  df-rex 3060  df-rmo 3363  df-reu 3364  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4888  df-int 4927  df-iun 4973  df-br 5124  df-opab 5186  df-mpt 5206  df-tr 5240  df-id 5558  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-we 5619  df-xp 5671  df-rel 5672  df-cnv 5673  df-co 5674  df-dm 5675  df-rn 5676  df-res 5677  df-ima 5678  df-pred 6301  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7870  df-1st 7996  df-2nd 7997  df-tpos 8233  df-frecs 8288  df-wrecs 8319  df-recs 8393  df-rdg 8432  df-er 8727  df-en 8968  df-dom 8969  df-sdom 8970  df-pnf 11279  df-mnf 11280  df-xr 11281  df-ltxr 11282  df-le 11283  df-sub 11476  df-neg 11477  df-nn 12249  df-2 12311  df-3 12312  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17230  df-ress 17253  df-plusg 17286  df-mulr 17287  df-0g 17457  df-mgm 18622  df-sgrp 18701  df-mnd 18717  df-submnd 18766  df-grp 18923  df-minusg 18924  df-sbg 18925  df-subg 19110  df-lsm 19622  df-cmn 19768  df-abl 19769  df-mgp 20106  df-rng 20118  df-ur 20147  df-ring 20200  df-oppr 20302  df-dvdsr 20325  df-unit 20326  df-invr 20356  df-drng 20699  df-lmod 20828  df-lss 20898  df-lsp 20938  df-lvec 21070  df-lsatoms 38936

This theorem is referenced by:  dochsat  41344