Mathbox for Norm Megill < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lshpdisj Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lshpdisj 34796
 Description: A hyperplane and the span in the hyperplane definition are disjoint. (Contributed by NM, 3-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
lshpdisj.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lshpdisj.o 0 = (0g𝑊)
lshpdisj.n 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lshpdisj.p = (LSSum‘𝑊)
lshpdisj.h 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
lshpdisj.w (𝜑𝑊 ∈ LVec)
lshpdisj.u (𝜑𝑈𝐻)
lshpdisj.x (𝜑𝑋𝑉)
lshpdisj.e (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑋})) = 𝑉)
Assertion
Ref Expression
lshpdisj (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) = { 0 })

Proof of Theorem lshpdisj
Dummy variables 𝑣 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lshpdisj.w . . . . . . . . 9 (𝜑𝑊 ∈ LVec)
2 lveclmod 19319 . . . . . . . . 9 (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
31, 2syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑊 ∈ LMod)
43adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣𝑈) → 𝑊 ∈ LMod)
5 lshpdisj.x . . . . . . . 8 (𝜑𝑋𝑉)
65adantr 466 . . . . . . 7 ((𝜑𝑣𝑈) → 𝑋𝑉)
7 eqid 2771 . . . . . . . 8 (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
8 eqid 2771 . . . . . . . 8 (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
9 lshpdisj.v . . . . . . . 8 𝑉 = (Base‘𝑊)
10 eqid 2771 . . . . . . . 8 ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑊)
11 lshpdisj.n . . . . . . . 8 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
127, 8, 9, 10, 11lspsnel 19216 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋)))
134, 6, 12syl2anc 573 . . . . . 6 ((𝜑𝑣𝑈) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) ↔ ∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋)))
14 lshpdisj.p . . . . . . . . . . . . . . . . 17 = (LSSum‘𝑊)
15 lshpdisj.h . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝐻 = (LSHyp‘𝑊)
16 lshpdisj.u . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑈𝐻)
17 lshpdisj.e . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → (𝑈 (𝑁‘{𝑋})) = 𝑉)
189, 11, 14, 15, 3, 16, 5, 17lshpnel 34792 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ¬ 𝑋𝑈)
1918ad2antrr 705 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → ¬ 𝑋𝑈)
20 lshpdisj.o . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 = (0g𝑊)
21 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (LSubSp‘𝑊) = (LSubSp‘𝑊)
221ad2antrr 705 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑊 ∈ LVec)
2321, 15, 3, 16lshplss 34790 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
2423ad2antrr 705 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊))
255ad2antrr 705 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → 𝑋𝑉)
263adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑊 ∈ LMod)
27 simpr 471 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)))
285adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → 𝑋𝑉)
299, 10, 7, 8, 11, 26, 27, 28lspsneli 19214 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
3029adantr 466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ (𝑁‘{𝑋}))
31 simpr 471 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 )
329, 20, 21, 11, 22, 24, 25, 30, 31lspsnel4 19337 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → (𝑋𝑈 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
3319, 32mtbid 313 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) ∧ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 ) → ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈)
3433ex 397 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ≠ 0 → ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
3534necon4ad 2962 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈 → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 ))
36 eleq1 2838 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈))
37 eqeq1 2775 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣 = 0 ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 ))
3836, 37imbi12d 333 . . . . . . . . . . . 12 (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → ((𝑣𝑈𝑣 = 0 ) ↔ ((𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) ∈ 𝑈 → (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) = 0 )))
3935, 38syl5ibrcom 237 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 )))
4039ex 397 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 ))))
4140com23 86 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣𝑈𝑣 = 0 ))))
4241com24 95 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑣𝑈 → (𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊)) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))))
4342imp31 404 . . . . . . 7 (((𝜑𝑣𝑈) ∧ 𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))) → (𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))
4443rexlimdva 3179 . . . . . 6 ((𝜑𝑣𝑈) → (∃𝑘 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑊))𝑣 = (𝑘( ·𝑠𝑊)𝑋) → 𝑣 = 0 ))
4513, 44sylbid 230 . . . . 5 ((𝜑𝑣𝑈) → (𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋}) → 𝑣 = 0 ))
4645expimpd 441 . . . 4 (𝜑 → ((𝑣𝑈𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})) → 𝑣 = 0 ))
47 elin 3947 . . . 4 (𝑣 ∈ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ↔ (𝑣𝑈𝑣 ∈ (𝑁‘{𝑋})))
48 velsn 4333 . . . 4 (𝑣 ∈ { 0 } ↔ 𝑣 = 0 )
4946, 47, 483imtr4g 285 . . 3 (𝜑 → (𝑣 ∈ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) → 𝑣 ∈ { 0 }))
5049ssrdv 3758 . 2 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ⊆ { 0 })
519, 21, 11lspsncl 19190 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊))
523, 5, 51syl2anc 573 . . . 4 (𝜑 → (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊))
5321lssincl 19178 . . . 4 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑈 ∈ (LSubSp‘𝑊) ∧ (𝑁‘{𝑋}) ∈ (LSubSp‘𝑊)) → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊))
543, 23, 52, 53syl3anc 1476 . . 3 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊))
5520, 21lss0ss 19159 . . 3 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) ∈ (LSubSp‘𝑊)) → { 0 } ⊆ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})))
563, 54, 55syl2anc 573 . 2 (𝜑 → { 0 } ⊆ (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})))
5750, 56eqssd 3769 1 (𝜑 → (𝑈 ∩ (𝑁‘{𝑋})) = { 0 })
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 382   = wceq 1631   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2943  ∃wrex 3062   ∩ cin 3722   ⊆ wss 3723  {csn 4317  ‘cfv 6030  (class class class)co 6796  Basecbs 16064  Scalarcsca 16152   ·𝑠 cvsca 16153  0gc0g 16308  LSSumclsm 18256  LModclmod 19073  LSubSpclss 19142  LSpanclspn 19184  LVecclvec 19315  LSHypclsh 34784 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4905  ax-sep 4916  ax-nul 4924  ax-pow 4975  ax-pr 5035  ax-un 7100  ax-cnex 10198  ax-resscn 10199  ax-1cn 10200  ax-icn 10201  ax-addcl 10202  ax-addrcl 10203  ax-mulcl 10204  ax-mulrcl 10205  ax-mulcom 10206  ax-addass 10207  ax-mulass 10208  ax-distr 10209  ax-i2m1 10210  ax-1ne0 10211  ax-1rid 10212  ax-rnegex 10213  ax-rrecex 10214  ax-cnre 10215  ax-pre-lttri 10216  ax-pre-lttrn 10217  ax-pre-ltadd 10218  ax-pre-mulgt0 10219 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4227  df-pw 4300  df-sn 4318  df-pr 4320  df-tp 4322  df-op 4324  df-uni 4576  df-int 4613  df-iun 4657  df-br 4788  df-opab 4848  df-mpt 4865  df-tr 4888  df-id 5158  df-eprel 5163  df-po 5171  df-so 5172  df-fr 5209  df-we 5211  df-xp 5256  df-rel 5257  df-cnv 5258  df-co 5259  df-dm 5260  df-rn 5261  df-res 5262  df-ima 5263  df-pred 5822  df-ord 5868  df-on 5869  df-lim 5870  df-suc 5871  df-iota 5993  df-fun 6032  df-fn 6033  df-f 6034  df-f1 6035  df-fo 6036  df-f1o 6037  df-fv 6038  df-riota 6757  df-ov 6799  df-oprab 6800  df-mpt2 6801  df-om 7217  df-1st 7319  df-2nd 7320  df-tpos 7508  df-wrecs 7563  df-recs 7625  df-rdg 7663  df-er 7900  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-pnf 10282  df-mnf 10283  df-xr 10284  df-ltxr 10285  df-le 10286  df-sub 10474  df-neg 10475  df-nn 11227  df-2 11285  df-3 11286  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-mulr 16163  df-0g 16310  df-mgm 17450  df-sgrp 17492  df-mnd 17503  df-submnd 17544  df-grp 17633  df-minusg 17634  df-sbg 17635  df-subg 17799  df-lsm 18258  df-mgp 18698  df-ur 18710  df-ring 18757  df-oppr 18831  df-dvdsr 18849  df-unit 18850  df-invr 18880  df-drng 18959  df-lmod 19075  df-lss 19143  df-lsp 19185  df-lvec 19316  df-lshyp 34786 This theorem is referenced by:  lshpsmreu  34918  lshpkrlem5  34923
 Copyright terms: Public domain W3C validator