Theorem lsppratlem1 21166

Description: Lemma for lspprat 21172. 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 21162 (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 4813	. . . . . 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 4109	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
10		lsppratlem1.x2	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑈 ∖ { 0 }))
11	10	eldifad 3974	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ 𝑈)
12	9, 11	sseldd 3995	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}))
13		prcom 4736	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑋, 𝑌} = {𝑌, 𝑋}
14		df-pr 4633	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝑌, 𝑋} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
15	13, 14	eqtri 2762	. . . . . . . . 9 ⊢ {𝑋, 𝑌} = ({𝑌} ∪ {𝑋})
16	15	fveq2i 6909	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁‘{𝑋, 𝑌}) = (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋}))
17	12, 16	eleqtrdi 2848	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})))
18	17	anim1i 615	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → (𝑥 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})))
19		eldif 3972	. . . . . 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 21162	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ ({𝑌} ⊆ 𝑉 ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ ((𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑋})) ∖ (𝑁‘{𝑌})))) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
25	2, 5, 7, 20, 24	syl13anc 1371	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ ¬ 𝑥 ∈ (𝑁‘{𝑌})) → 𝑋 ∈ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})))
26		df-pr 4633	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = ({𝑌} ∪ {𝑥})
27		prcom 4736	. . . . . 6 ⊢ {𝑌, 𝑥} = {𝑥, 𝑌}
28	26, 27	eqtr3i 2764	. . . . 5 ⊢ ({𝑌} ∪ {𝑥}) = {𝑥, 𝑌}
29	28	fveq2i 6909	. . . 4 ⊢ (𝑁‘({𝑌} ∪ {𝑥})) = (𝑁‘{𝑥, 𝑌})
30	25, 29	eleqtrdi 2848	. . 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 1536   ∈ wcel 2105   ∖ cdif 3959   ∪ cun 3960   ⊆ wss 3962   ⊊ wpss 3963  {csn 4630  {cpr 4632  ‘cfv 6562  Basecbs 17244  0_gc0g 17485  LSubSpclss 20946  LSpanclspn 20986  LVecclvec 21118

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-int 4951  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-tpos 8249  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-nn 12264  df-2 12326  df-3 12327  df-sets 17197  df-slot 17215  df-ndx 17227  df-base 17245  df-ress 17274  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-0g 17487  df-mgm 18665  df-sgrp 18744  df-mnd 18760  df-grp 18966  df-minusg 18967  df-sbg 18968  df-cmn 19814  df-abl 19815  df-mgp 20152  df-rng 20170  df-ur 20199  df-ring 20252  df-oppr 20350  df-dvdsr 20373  df-unit 20374  df-invr 20404  df-drng 20747  df-lmod 20876  df-lss 20947  df-lsp 20987  df-lvec 21119

This theorem is referenced by:  lsppratlem5  21170