Theorem pjhthmo 31258

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 654	. . . 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 3221	. . . . . 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 1209	. . . . . . . . . 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 1210	. . . . . . . . . 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 1211	. . . . . . . . . 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 775	. . . . . . . . . 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 777	. . . . . . . . . 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 776	. . . . . . . . . 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 778	. . . . . . . . . 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 779	. . . . . . . . . . 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 780	. . . . . . . . . . 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 2771	. . . . . . . . . 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 31256	. . . . . . . . 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 493	. . . . . . . 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 419	. . . . . . 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 3205	. . . . . 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 242	. . . . 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 452	. . . 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 242	. . 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 1924	. 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 2812	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 ∈ 𝐴 ↔ 𝑧 ∈ 𝐴))
22		oveq1 7437	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝑥 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑦))
23	22	eqeq2d 2740	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
24	23	rexbidv 3172	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦)))
25		oveq2 7438	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝑧 +ℎ 𝑦) = (𝑧 +ℎ 𝑤))
26	25	eqeq2d 2740	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
27	26	cbvrexvw 3230	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))
28	24, 27	bitrdi 286	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → (∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦) ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤)))
29	21, 28	anbi12d 630	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑧 → ((𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)) ↔ (𝑧 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑧 +ℎ 𝑤))))
30	29	mo4 2558	. 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 233	1 ⊢ ((𝐴 ∈ Sℋ ∧ 𝐵 ∈ Sℋ ∧ (𝐴 ∩ 𝐵) = 0ℋ) → ∃*𝑥(𝑥 ∈ 𝐴 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝐵 𝐶 = (𝑥 +ℎ 𝑦)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084  ∀wal 1532   = wceq 1534   ∈ wcel 2100  ∃*wmo 2530  ∃wrex 3063   ∩ cin 3958  (class class class)co 7430   +_ℎ cva 30876   S_ℋ csh 30884  0_ℋc0h 30891

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2102  ax-9 2110  ax-10 2133  ax-11 2150  ax-12 2170  ax-ext 2700  ax-sep 5307  ax-nul 5314  ax-pow 5373  ax-pr 5437  ax-un 7751  ax-resscn 11222  ax-1cn 11223  ax-icn 11224  ax-addcl 11225  ax-addrcl 11226  ax-mulcl 11227  ax-mulrcl 11228  ax-mulcom 11229  ax-addass 11230  ax-mulass 11231  ax-distr 11232  ax-i2m1 11233  ax-1ne0 11234  ax-1rid 11235  ax-rnegex 11236  ax-rrecex 11237  ax-cnre 11238  ax-pre-lttri 11239  ax-pre-lttrn 11240  ax-pre-ltadd 11241  ax-pre-mulgt0 11242  ax-hilex 30955  ax-hfvadd 30956  ax-hvcom 30957  ax-hvass 30958  ax-hv0cl 30959  ax-hvaddid 30960  ax-hfvmul 30961  ax-hvmulid 30962  ax-hvmulass 30963  ax-hvdistr1 30964  ax-hvdistr2 30965  ax-hvmul0 30966

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2062  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2707  df-cleq 2721  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2934  df-nel 3040  df-ral 3055  df-rex 3064  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3429  df-v 3474  df-sbc 3789  df-csb 3905  df-dif 3962  df-un 3964  df-in 3966  df-ss 3976  df-nul 4336  df-if 4537  df-pw 4612  df-sn 4637  df-pr 4639  df-op 4643  df-uni 4919  df-iun 5008  df-br 5157  df-opab 5219  df-mpt 5240  df-id 5584  df-po 5598  df-so 5599  df-xp 5692  df-rel 5693  df-cnv 5694  df-co 5695  df-dm 5696  df-rn 5697  df-res 5698  df-ima 5699  df-iota 6510  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7386  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-er 8742  df-en 8983  df-dom 8984  df-sdom 8985  df-pnf 11307  df-mnf 11308  df-xr 11309  df-ltxr 11310  df-le 11311  df-sub 11503  df-neg 11504  df-div 11929  df-hvsub 30927  df-sh 31163  df-ch0 31209

This theorem is referenced by:  pjhtheu  31350  pjpreeq  31354