Theorem lsppratlem1 20711

Description: Lemma for lspprat 20717. 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 20707 (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 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑊 ∈ LVec)
3		lspprat.y	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑉)
4	3	snssd 4806	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → {𝑌} ⊆ 𝑉)
5	4	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → {𝑌} ⊆ 𝑉)
6		lspprat.x	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
7	6	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ 𝑉)
8		lspprat.p	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊊ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
9	8	pssssd 4094	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
10		lsppratlem1.x2	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑈 ∖ { 0 }))
11	10	eldifad 3957	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ 𝑈)
12	9, 11	sseldd 3980	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
13		prcom 4730	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑋, 𝑌} = {𝑌, 𝑋}
14		df-pr 4626	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑌, 𝑋} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
15	13, 14	eqtri 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ {𝑋, 𝑌} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
16	15	fveq2i 6882	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}) = (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋}))
17	12, 16	eleqtrdi 2843	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})))
18	17	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → (𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})))
19		eldif 3955	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})) ↔ (𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})))
20	18, 19	sylibr 233	. . . . 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 20707	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ ({𝑌} ⊆ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})))) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
25	2, 5, 7, 20, 24	syl13anc 1372	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
26		df-pr 4626	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = ({𝑌} ∪ {𝑥})
27		prcom 4730	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = {𝑥, 𝑌}
28	26, 27	eqtr3i 2762	. . . . 5 ⊢ ({𝑌} ∪ {𝑥}) = {𝑥, 𝑌}
29	28	fveq2i 6882	. . . 4 ⊢ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})) = (𝑁‘{𝑥, 𝑌})
30	25, 29	eleqtrdi 2843	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌}))
31	30	ex 413	. 2 ⊢ (𝜑 → (¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) → 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌})))
32	31	orrd 861	1 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌}) ∨ 𝑋 ∈ (𝑁‘{𝑥, 𝑌})))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 396   ∨ wo 845   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ∖ cdif 3942   ∪ cun 3943   ⊆ wss 3945   ⊊ wpss 3946  {csn 4623  {cpr 4625  ‘cfv 6533  Basecbs 17128  0_gc0g 17369  LSubSpclss 20493  LSpanclspn 20533  LVecclvec 20664

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  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 2703  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5357  ax-pr 5421  ax-un 7709  ax-cnex 11150  ax-resscn 11151  ax-1cn 11152  ax-icn 11153  ax-addcl 11154  ax-addrcl 11155  ax-mulcl 11156  ax-mulrcl 11157  ax-mulcom 11158  ax-addass 11159  ax-mulass 11160  ax-distr 11161  ax-i2m1 11162  ax-1ne0 11163  ax-1rid 11164  ax-rnegex 11165  ax-rrecex 11166  ax-cnre 11167  ax-pre-lttri 11168  ax-pre-lttrn 11169  ax-pre-ltadd 11170  ax-pre-mulgt0 11171

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3775  df-csb 3891  df-dif 3948  df-un 3950  df-in 3952  df-ss 3962  df-pss 3964  df-nul 4320  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4945  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5568  df-eprel 5574  df-po 5582  df-so 5583  df-fr 5625  df-we 5627  df-xp 5676  df-rel 5677  df-cnv 5678  df-co 5679  df-dm 5680  df-rn 5681  df-res 5682  df-ima 5683  df-pred 6290  df-ord 6357  df-on 6358  df-lim 6359  df-suc 6360  df-iota 6485  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7350  df-ov 7397  df-oprab 7398  df-mpo 7399  df-om 7840  df-1st 7959  df-2nd 7960  df-tpos 8195  df-frecs 8250  df-wrecs 8281  df-recs 8355  df-rdg 8394  df-er 8688  df-en 8925  df-dom 8926  df-sdom 8927  df-pnf 11234  df-mnf 11235  df-xr 11236  df-ltxr 11237  df-le 11238  df-sub 11430  df-neg 11431  df-nn 12197  df-2 12259  df-3 12260  df-sets 17081  df-slot 17099  df-ndx 17111  df-base 17129  df-ress 17158  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-0g 17371  df-mgm 18545  df-sgrp 18594  df-mnd 18605  df-grp 18799  df-minusg 18800  df-sbg 18801  df-cmn 19616  df-abl 19617  df-mgp 19949  df-ur 19966  df-ring 20018  df-oppr 20104  df-dvdsr 20125  df-unit 20126  df-invr 20156  df-drng 20269  df-lmod 20424  df-lss 20494  df-lsp 20534  df-lvec 20665

This theorem is referenced by:  lsppratlem5  20715