Theorem pjhthmo 31904

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 3235	. . . . . 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 2798	. . . . . . . . . 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 31902	. . . . . . . . 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 3219	. . . . . 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 2844	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑧 ∈ 𝐴))
22		oveq1 7427	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑦))
23	22	eqeq2d 2772	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
24	23	rexbidv 3187	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
25		oveq2 7428	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝑧 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
26	25	eqeq2d 2772	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
27	26	cbvrexvw 3242	. . . . 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 2592	. 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 2145  ∃*wmo 2563  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898  (class class class)co 7420   +_ℎ cva 31522   S_ℋ csh 31530  0_ℋc0h 31537

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 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-hilex 31601  ax-hfvadd 31602  ax-hvcom 31603  ax-hvass 31604  ax-hv0cl 31605  ax-hvaddid 31606  ax-hfvmul 31607  ax-hvmulid 31608  ax-hvmulass 31609  ax-hvdistr1 31610  ax-hvdistr2 31611  ax-hvmul0 31612

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-po 5559  df-so 5560  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-hvsub 31573  df-sh 31809  df-ch0 31855

This theorem is used by:  pjhtheu  31996  pjpreeq  32000