Theorem lsppratlem1 21106

Description: Lemma for lspprat 21112. Let 𝑥 ∈ (𝑈 ∖ {0}) (if there is no such 𝑥 then 𝑈 is the zero subspace), and let 𝑦 ∈ (𝑈 ∖ (𝑁‘{𝑥})) (assuming the conclusion is false). The goal is to write 𝑋, 𝑌 in terms of 𝑥, 𝑦, which would normally be done by solving the system of linear equations. The span equivalent of this process is lspsolv 21102 (hence the name), which we use extensively below. In this lemma, we show that since 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}), either 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) or 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌}). (Contributed by NM, 29-Aug-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
lspprat.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
lspprat.s	⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
lspprat.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lspprat.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
lspprat.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝑆)
lspprat.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
lspprat.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑉)
lspprat.p	⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊊ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
lsppratlem1.o	⊢ 0 = (0g‘𝑊)
lsppratlem1.x2	⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑈 ∖ { 0 }))
lsppratlem1.y2	⊢ (𝜑 → 𝑦 ∈ (𝑈 ∖ (𝑁‘{𝑥})))

Assertion

Ref	Expression
lsppratlem1	⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ∨ 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌})))

Proof of Theorem lsppratlem1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lspprat.w	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
2	1	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑊 ∈ LVec)
3		lspprat.y	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑉)
4	3	snssd 4785	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → {𝑌} ⊆ 𝑉)
5	4	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → {𝑌} ⊆ 𝑉)
6		lspprat.x	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
7	6	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ 𝑉)
8		lspprat.p	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊊ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
9	8	pssssd 4075	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
10		lsppratlem1.x2	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑈 ∖ { 0 }))
11	10	eldifad 3938	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ 𝑈)
12	9, 11	sseldd 3959	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
13		prcom 4708	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑋, 𝑌} = {𝑌, 𝑋}
14		df-pr 4604	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑌, 𝑋} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
15	13, 14	eqtri 2758	. . . . . . . . 9 ⊢ {𝑋, 𝑌} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
16	15	fveq2i 6878	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}) = (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋}))
17	12, 16	eleqtrdi 2844	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})))
18	17	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → (𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})))
19		eldif 3936	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})) ↔ (𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})))
20	18, 19	sylibr 234	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})))
21		lspprat.v	. . . . . 6 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
22		lspprat.s	. . . . . 6 ⊢ 𝑆 = (LSubSp‘𝑊)
23		lspprat.n	. . . . . 6 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
24	21, 22, 23	lspsolv 21102	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ ({𝑌} ⊆ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})))) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
25	2, 5, 7, 20, 24	syl13anc 1374	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
26		df-pr 4604	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = ({𝑌} ∪ {𝑥})
27		prcom 4708	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = {𝑥, 𝑌}
28	26, 27	eqtr3i 2760	. . . . 5 ⊢ ({𝑌} ∪ {𝑥}) = {𝑥, 𝑌}
29	28	fveq2i 6878	. . . 4 ⊢ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})) = (𝑁‘{𝑥, 𝑌})
30	25, 29	eleqtrdi 2844	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌}))
31	30	ex 412	. 2 ⊢ (𝜑 → (¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) → 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌})))
32	31	orrd 863	1 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ∨ 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌})))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ wo 847   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ∖ cdif 3923   ∪ cun 3924   ⊆ wss 3926   ⊊ wpss 3927  {csn 4601  {cpr 4603  ‘cfv 6530  Basecbs 17226  0_gc0g 17451  LSubSpclss 20886  LSpanclspn 20926  LVecclvec 21058

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 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7727  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204

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 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-int 4923  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6483  df-fun 6532  df-fn 6533  df-f 6534  df-f1 6535  df-fo 6536  df-f1o 6537  df-fv 6538  df-riota 7360  df-ov 7406  df-oprab 7407  df-mpo 7408  df-om 7860  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-tpos 8223  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-er 8717  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11466  df-neg 11467  df-nn 12239  df-2 12301  df-3 12302  df-sets 17181  df-slot 17199  df-ndx 17211  df-base 17227  df-ress 17250  df-plusg 17282  df-mulr 17283  df-0g 17453  df-mgm 18616  df-sgrp 18695  df-mnd 18711  df-grp 18917  df-minusg 18918  df-sbg 18919  df-cmn 19761  df-abl 19762  df-mgp 20099  df-rng 20111  df-ur 20140  df-ring 20193  df-oppr 20295  df-dvdsr 20315  df-unit 20316  df-invr 20346  df-drng 20689  df-lmod 20817  df-lss 20887  df-lsp 20927  df-lvec 21059

This theorem is referenced by:  lsppratlem5  21110