Theorem pjhthmo 31725

Description: Projection Theorem, uniqueness part. Any two disjoint subspaces yield a unique decomposition of vectors into each subspace. (Contributed by Mario Carneiro, 15-May-2014.) (New usage is discouraged.)

Assertion

Ref	Expression
pjhthmo	⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∃*𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝐴   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝐶,𝑦

Proof of Theorem pjhthmo

Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		an4 669	. . . 4 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))) ↔ ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))))
2		reeanv 3239	. . . . . 6 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐵 (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) ↔ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
3		simpll1 1231	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝐴 ∈ Sℋ )
4		simpll2 1232	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝐵 ∈ Sℋ )
5		simpll3 1233	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ)
6		simplrl 789	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝑥 ∈ 𝐴)
7		simprll 791	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝑦 ∈ 𝐵)
8		simplrr 790	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝑧 ∈ 𝐴)
9		simprlr 792	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝑤 ∈ 𝐵)
10		simprrl 793	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦))
11		simprrr 794	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))
12	10, 11	eqtr3d 2802	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
13	3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 12	shuni 31723	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → (𝑥 = 𝑧 ∧ 𝑦 = 𝑤))
14	13	simpld 500	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))) → 𝑥 = 𝑧)
15	14	exp32 426	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → ((𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧)))
16	15	rexlimdvv 3223	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∃𝑤 ∈ 𝐵 (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
17	2, 16	biimtrrid 246	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) ∧ (𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴)) → ((∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)) → 𝑥 = 𝑧))
18	17	expimpd 459	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ 𝑧 ∈ 𝐴) ∧ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))) → 𝑥 = 𝑧))
19	1, 18	biimtrrid 246	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → (((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))) → 𝑥 = 𝑧))
20	19	alrimivv 1961	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∀𝑥∀𝑧(((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))) → 𝑥 = 𝑧))
21		eleq1w 2848	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑧 ∈ 𝐴))
22		oveq1 7426	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑦))
23	22	eqeq2d 2776	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
24	23	rexbidv 3191	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
25		oveq2 7427	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝑧 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
26	25	eqeq2d 2776	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
27	26	cbvrexvw 3246	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))
28	24, 27	bitrdi 290	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
29	21, 28	anbi12d 644	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ↔ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))))
30	29	mo4 2596	. 2 ⊢ (∃*𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ↔ ∀𝑥∀𝑧(((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ∧ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))) → 𝑥 = 𝑧))
31	20, 30	sylibr 237	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∃*𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∃*wmo 2567  ∃wrex 3091   ∩ cin 3905  (class class class)co 7419   +_ℎ cva 31343   S_ℋ csh 31351  0_ℋc0h 31358

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742  ax-resscn 11172  ax-1cn 11173  ax-icn 11174  ax-addcl 11175  ax-addrcl 11176  ax-mulcl 11177  ax-mulrcl 11178  ax-mulcom 11179  ax-addass 11180  ax-mulass 11181  ax-distr 11182  ax-i2m1 11183  ax-1ne0 11184  ax-1rid 11185  ax-rnegex 11186  ax-rrecex 11187  ax-cnre 11188  ax-pre-lttri 11189  ax-pre-lttrn 11190  ax-pre-ltadd 11191  ax-pre-mulgt0 11192  ax-hilex 31422  ax-hfvadd 31423  ax-hvcom 31424  ax-hvass 31425  ax-hv0cl 31426  ax-hvaddid 31427  ax-hfvmul 31428  ax-hvmulid 31429  ax-hvmulass 31430  ax-hvdistr1 31431  ax-hvdistr2 31432  ax-hvmul0 31433

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-id 5558  df-po 5571  df-so 5572  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-er 8700  df-en 8950  df-dom 8951  df-sdom 8952  df-pnf 11260  df-mnf 11261  df-xr 11262  df-ltxr 11263  df-le 11264  df-sub 11458  df-neg 11459  df-div 11887  df-hvsub 31394  df-sh 31630  df-ch0 31676

This theorem is used by:  pjhtheu  31817  pjpreeq  31821