Users' Mathboxes Mathbox for Steven Nguyen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  0prjspnrel Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 0prjspnrel 43221
Description: In the zero-dimensional projective space, all vectors are equivalent to the unit vector. (Contributed by Steven Nguyen, 7-Jun-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
0prjspnrel.e = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ ∃𝑙𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
0prjspnrel.b 𝐵 = ((Base‘𝑊) ∖ {(0g𝑊)})
0prjspnrel.x · = ( ·𝑠𝑊)
0prjspnrel.s 𝑆 = (Base‘𝐾)
0prjspnrel.w 𝑊 = (𝐾 freeLMod (0...0))
0prjspnrel.1 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0)
Assertion
Ref Expression
0prjspnrel ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 1 )
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦,𝑙   𝑥,𝐾,𝑦,𝑙   𝑥, · ,𝑦,𝑙   𝑥, 1 ,𝑦,𝑙   𝑥,𝑆,𝑦,𝑙
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑙)   (𝑥,𝑦,𝑙)   𝑊(𝑥,𝑦,𝑙)

Proof of Theorem 0prjspnrel
Dummy variables 𝑚 𝑛 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpr 489 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋𝐵)
2 0prjspnrel.b . . . 4 𝐵 = ((Base‘𝑊) ∖ {(0g𝑊)})
3 0prjspnrel.w . . . 4 𝑊 = (𝐾 freeLMod (0...0))
4 0prjspnrel.1 . . . 4 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0)
52, 3, 40prjspnlem 43217 . . 3 (𝐾 ∈ DivRing → 1𝐵)
65adantr 485 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 1𝐵)
7 sneq 4595 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑋‘0) → {𝑛} = {(𝑋‘0)})
87xpeq2d 5682 . . . . 5 (𝑛 = (𝑋‘0) → ((0...0) × {𝑛}) = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
98eqeq2d 2776 . . . 4 (𝑛 = (𝑋‘0) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)})))
10 ovexd 7435 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4092 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3985 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3935 . . . . . . 7 (𝑋𝐵𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
1413adantl 486 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
15 eqid 2765 . . . . . . 7 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
16 eqid 2765 . . . . . . 7 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
173, 15, 16frlmbasf 21870 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
1810, 14, 17syl2anc 595 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
19 c0ex 11188 . . . . . . . 8 0 ∈ V
2019snid 4624 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13646 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2864 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7070 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (𝑋‘0) ∈ (Base‘𝐾))
253, 15, 16frlmbasmap 21869 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
2610, 14, 25syl2anc 595 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
27 fvex 6884 . . . . . 6 (Base‘𝐾) ∈ V
2821, 27, 19mapsnconst 8878 . . . . 5 (𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
2926, 28syl 18 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
309, 24, 29rspcedvdw 3587 . . 3 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑛 ∈ (Base‘𝐾)𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))
31 oveq1 7407 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 1 ) = (𝑛 · 1 ))
3231eqeq2d 2776 . . . 4 (𝑚 = 𝑛 → (𝑋 = (𝑚 · 1 ) ↔ 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
33 simprl 782 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
34 0prjspnrel.s . . . . 5 𝑆 = (Base‘𝐾)
3533, 34eleqtrrdi 2876 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛𝑆)
36 ovexd 7435 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (0...0) ∈ V)
37 simpr 489 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
385ad2antrr 738 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1𝐵)
3912, 38sselid 3937 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ (Base‘𝑊))
40 0prjspnrel.x . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠𝑊)
41 eqid 2765 . . . . . . . . 9 (.r𝐾) = (.r𝐾)
423, 16, 15, 36, 37, 39, 40, 41frlmvscafval 21876 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ))
433, 15, 16frlmbasf 21870 . . . . . . . . . . 11 (((0...0) ∈ V ∧ 1 ∈ (Base‘𝑊)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
4436, 39, 43syl2anc 595 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
45 drngring 20811 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ DivRing → 𝐾 ∈ Ring)
46 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r𝐾) = (1r𝐾)
4715, 46ringidcl 20339 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ Ring → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4845, 47syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ DivRing → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4948ad2antrr 738 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
5049snssd 4748 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → {(1r𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾))
514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0))
52 elfz1eq 13554 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 𝑑 = 0)
5351, 52fveq12d 6878 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑑 ∈ (0...0) → ( 1𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
5453adantl 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
55 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐾 unitVec (0...0)) = (𝐾 unitVec (0...0))
56 simplll 786 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → 𝐾 ∈ DivRing)
57 ovexd 7435 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (0...0) ∈ V)
5822a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → 0 ∈ (0...0))
5955, 56, 57, 58, 46uvcvv1 21899 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r𝐾))
60 fvex 6884 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ V
6160elsn 4600 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r𝐾)} ↔ (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r𝐾))
6259, 61sylibr 237 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r𝐾)})
6354, 62eqeltrd 2865 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
6463ralrimiva 3157 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
65 fcdmssb 7107 . . . . . . . . . . 11 (({(1r𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾) ∧ ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)}) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)}))
6650, 64, 65syl2anc 595 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)}))
6744, 66mpbid 235 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)})
68 vex 3461 . . . . . . . . . 10 𝑛 ∈ V
6968a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ V)
70 elsni 4602 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ {(1r𝐾)} → 𝑐 = (1r𝐾))
7170oveq2d 7416 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ {(1r𝐾)} → (𝑛(.r𝐾)𝑐) = (𝑛(.r𝐾)(1r𝐾)))
7245ad2antrr 738 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝐾 ∈ Ring)
7315, 41, 46, 72, 37ringridmd 20347 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛(.r𝐾)(1r𝐾)) = 𝑛)
7471, 73sylan9eqr 2822 . . . . . . . . 9 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑐 ∈ {(1r𝐾)}) → (𝑛(.r𝐾)𝑐) = 𝑛)
7536, 67, 69, 69, 74caofid2 7700 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7642, 75eqtrd 2800 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7776eqeq2d 2776 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = (𝑛 · 1 ) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛})))
7877biimprd 251 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) → 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
7978impr 459 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑋 = (𝑛 · 1 ))
8032, 35, 79rspcedvdw 3587 . . 3 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
8130, 80rexlimddv 3172 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
82 0prjspnrel.e . . 3 = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ ∃𝑙𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
8382prjsprel 43198 . 2 (𝑋 1 ↔ ((𝑋𝐵1𝐵) ∧ ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 )))
841, 6, 81, 83syl21anbrc 1361 1 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 1 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 400   = wceq 1563  wcel 2145  wral 3079  wrex 3089  Vcvv 3457  cdif 3904  wss 3907  {csn 4585   class class class wbr 5105  {copab 5167   × cxp 5650  wf 6521  cfv 6525  (class class class)co 7400  f cof 7662  m cmap 8812  0cc0 11088  ...cfz 13526  Basecbs 17259  .rcmulr 17301   ·𝑠 cvsca 17304  0gc0g 17482  1rcur 20254  Ringcrg 20306  DivRingcdr 20804   freeLMod cfrlm 21856   unitVec cuvc 21892
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-iun 4954  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-tpos 8210  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-er 8682  df-map 8814  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-sup 9390  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-fz 13527  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ds 17322  df-hom 17324  df-cco 17325  df-0g 17484  df-prds 17490  df-pws 17492  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-grp 18993  df-minusg 18994  df-sbg 18995  df-subg 19180  df-cmn 19843  df-abl 19844  df-mgp 20208  df-rng 20222  df-ur 20255  df-ring 20308  df-oppr 20410  df-dvdsr 20430  df-unit 20431  df-nzr 20587  df-subrg 20646  df-drng 20806  df-lmod 20952  df-lss 21022  df-sra 21263  df-rgmod 21264  df-dsmm 21842  df-frlm 21857  df-uvc 21893
This theorem is referenced by:  0prjspn  43222
  Copyright terms: Public domain W3C validator