Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  linc0scn0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem linc0scn0 41983
Description: If a set contains the zero element of a module, there is a linear combination being 0 where not all scalars are 0. (Contributed by AV, 13-Apr-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
linc0scn0.b 𝐵 = (Base‘𝑀)
linc0scn0.s 𝑆 = (Scalar‘𝑀)
linc0scn0.0 0 = (0g𝑆)
linc0scn0.1 1 = (1r𝑆)
linc0scn0.z 𝑍 = (0g𝑀)
linc0scn0.f 𝐹 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ))
Assertion
Ref Expression
linc0scn0 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑍)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝑀   𝑥,𝑉   𝑥,𝑍   𝑥, 0   𝑥, 1
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥)   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem linc0scn0
Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 473 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑀 ∈ LMod)
2 linc0scn0.s . . . . . . . . 9 𝑆 = (Scalar‘𝑀)
32lmodring 18865 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ LMod → 𝑆 ∈ Ring)
42eqcomi 2630 . . . . . . . . . . 11 (Scalar‘𝑀) = 𝑆
54fveq2i 6192 . . . . . . . . . 10 (Base‘(Scalar‘𝑀)) = (Base‘𝑆)
6 linc0scn0.1 . . . . . . . . . 10 1 = (1r𝑆)
75, 6ringidcl 18562 . . . . . . . . 9 (𝑆 ∈ Ring → 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
8 linc0scn0.0 . . . . . . . . . 10 0 = (0g𝑆)
95, 8ring0cl 18563 . . . . . . . . 9 (𝑆 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
107, 9jca 554 . . . . . . . 8 (𝑆 ∈ Ring → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
113, 10syl 17 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ LMod → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
1211ad2antrr 762 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑥𝑉) → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
13 ifcl 4128 . . . . . 6 (( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))) → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
1412, 13syl 17 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑥𝑉) → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
15 linc0scn0.f . . . . 5 𝐹 = (𝑥𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ))
1614, 15fmptd 6383 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀)))
17 fvex 6199 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V
1817a1i 11 . . . . 5 (𝑀 ∈ LMod → (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V)
19 elmapg 7867 . . . . 5 (((Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2018, 19sylan 488 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2116, 20mpbird 247 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉))
22 linc0scn0.b . . . . . . 7 𝐵 = (Base‘𝑀)
2322pweqi 4160 . . . . . 6 𝒫 𝐵 = 𝒫 (Base‘𝑀)
2423eleq2i 2692 . . . . 5 (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
2524biimpi 206 . . . 4 (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
2625adantl 482 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
27 lincval 41969 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑𝑚 𝑉) ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))))
281, 21, 26, 27syl3anc 1325 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))))
29 simpr 477 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣𝑉)
30 fvex 6199 . . . . . . . . 9 (1r𝑆) ∈ V
316, 30eqeltri 2696 . . . . . . . 8 1 ∈ V
32 fvex 6199 . . . . . . . . 9 (0g𝑆) ∈ V
338, 32eqeltri 2696 . . . . . . . 8 0 ∈ V
3431, 33ifex 4154 . . . . . . 7 if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V
35 eqeq1 2625 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑣 → (𝑥 = 𝑍𝑣 = 𝑍))
3635ifbid 4106 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑣 → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3736, 15fvmptg 6278 . . . . . . 7 ((𝑣𝑉 ∧ if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V) → (𝐹𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3829, 34, 37sylancl 694 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → (𝐹𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3938oveq1d 6662 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣) = (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠𝑀)𝑣))
40 ovif 6734 . . . . . 6 (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠𝑀)𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣))
4140a1i 11 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠𝑀)𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣)))
42 oveq2 6655 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑍 → ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑍))
4342adantl 482 . . . . . . 7 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑍))
44 eqid 2621 . . . . . . . . . . . 12 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
452, 44, 6lmod1cl 18884 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ LMod → 1 ∈ (Base‘𝑆))
4645ancli 574 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ LMod → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
4746adantr 481 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
4847ad2antrr 762 . . . . . . . 8 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
49 eqid 2621 . . . . . . . . 9 ( ·𝑠𝑀) = ( ·𝑠𝑀)
50 linc0scn0.z . . . . . . . . 9 𝑍 = (0g𝑀)
512, 49, 44, 50lmodvs0 18891 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)) → ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑍) = 𝑍)
5248, 51syl 17 . . . . . . 7 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑍) = 𝑍)
5343, 52eqtrd 2655 . . . . . 6 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = 𝑍)
541adantr 481 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑀 ∈ LMod)
55 elelpwi 4169 . . . . . . . . . . 11 ((𝑣𝑉𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑣𝐵)
5655expcom 451 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵 → (𝑣𝑉𝑣𝐵))
5756adantl 482 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣𝑉𝑣𝐵))
5857imp 445 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → 𝑣𝐵)
5922, 2, 49, 8, 50lmod0vs 18890 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑣𝐵) → ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = 𝑍)
6054, 58, 59syl2anc 693 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = 𝑍)
6160adantr 481 . . . . . 6 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) ∧ ¬ 𝑣 = 𝑍) → ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣) = 𝑍)
6253, 61ifeqda 4119 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠𝑀)𝑣)) = 𝑍)
6339, 41, 623eqtrd 2659 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣𝑉) → ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣) = 𝑍)
6463mpteq2dva 4742 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣)) = (𝑣𝑉𝑍))
6564oveq2d 6663 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉 ↦ ((𝐹𝑣)( ·𝑠𝑀)𝑣))) = (𝑀 Σg (𝑣𝑉𝑍)))
66 lmodgrp 18864 . . . 4 (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Grp)
67 grpmnd 17423 . . . 4 (𝑀 ∈ Grp → 𝑀 ∈ Mnd)
6866, 67syl 17 . . 3 (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Mnd)
6950gsumz 17368 . . 3 ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉𝑍)) = 𝑍)
7068, 69sylan 488 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣𝑉𝑍)) = 𝑍)
7128, 65, 703eqtrd 2659 1 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑍)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 384   = wceq 1482  wcel 1989  Vcvv 3198  ifcif 4084  𝒫 cpw 4156  cmpt 4727  wf 5882  cfv 5886  (class class class)co 6647  𝑚 cmap 7854  Basecbs 15851  Scalarcsca 15938   ·𝑠 cvsca 15939  0gc0g 16094   Σg cgsu 16095  Mndcmnd 17288  Grpcgrp 17416  1rcur 18495  Ringcrg 18541  LModclmod 18857   linC clinc 41964
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1721  ax-4 1736  ax-5 1838  ax-6 1887  ax-7 1934  ax-8 1991  ax-9 1998  ax-10 2018  ax-11 2033  ax-12 2046  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4769  ax-sep 4779  ax-nul 4787  ax-pow 4841  ax-pr 4904  ax-un 6946  ax-cnex 9989  ax-resscn 9990  ax-1cn 9991  ax-icn 9992  ax-addcl 9993  ax-addrcl 9994  ax-mulcl 9995  ax-mulrcl 9996  ax-mulcom 9997  ax-addass 9998  ax-mulass 9999  ax-distr 10000  ax-i2m1 10001  ax-1ne0 10002  ax-1rid 10003  ax-rnegex 10004  ax-rrecex 10005  ax-cnre 10006  ax-pre-lttri 10007  ax-pre-lttrn 10008  ax-pre-ltadd 10009  ax-pre-mulgt0 10010
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1485  df-ex 1704  df-nf 1709  df-sb 1880  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2752  df-ne 2794  df-nel 2897  df-ral 2916  df-rex 2917  df-reu 2918  df-rmo 2919  df-rab 2920  df-v 3200  df-sbc 3434  df-csb 3532  df-dif 3575  df-un 3577  df-in 3579  df-ss 3586  df-pss 3588  df-nul 3914  df-if 4085  df-pw 4158  df-sn 4176  df-pr 4178  df-tp 4180  df-op 4182  df-uni 4435  df-iun 4520  df-br 4652  df-opab 4711  df-mpt 4728  df-tr 4751  df-id 5022  df-eprel 5027  df-po 5033  df-so 5034  df-fr 5071  df-we 5073  df-xp 5118  df-rel 5119  df-cnv 5120  df-co 5121  df-dm 5122  df-rn 5123  df-res 5124  df-ima 5125  df-pred 5678  df-ord 5724  df-on 5725  df-lim 5726  df-suc 5727  df-iota 5849  df-fun 5888  df-fn 5889  df-f 5890  df-f1 5891  df-fo 5892  df-f1o 5893  df-fv 5894  df-riota 6608  df-ov 6650  df-oprab 6651  df-mpt2 6652  df-om 7063  df-1st 7165  df-2nd 7166  df-wrecs 7404  df-recs 7465  df-rdg 7503  df-er 7739  df-map 7856  df-en 7953  df-dom 7954  df-sdom 7955  df-pnf 10073  df-mnf 10074  df-xr 10075  df-ltxr 10076  df-le 10077  df-sub 10265  df-neg 10266  df-nn 11018  df-2 11076  df-seq 12797  df-ndx 15854  df-slot 15855  df-base 15857  df-sets 15858  df-plusg 15948  df-0g 16096  df-gsum 16097  df-mgm 17236  df-sgrp 17278  df-mnd 17289  df-grp 17419  df-mgp 18484  df-ur 18496  df-ring 18543  df-lmod 18859  df-linc 41966
This theorem is referenced by:  el0ldep  42026
  Copyright terms: Public domain W3C validator