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 43739
Description: In a 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⟩ ∣ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑙 ∈ 𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
0prjspnrel.b 𝐵 = ((Base‘𝑊) ∖ {(0g‘𝑊)})
0prjspnrel.x · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
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 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 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 490 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ 𝐵)
2 0prjspnrel.b . . . 4 𝐵 = ((Base‘𝑊) ∖ {(0g‘𝑊)})
3 0prjspnrel.w . . . 4 𝑊 = (𝐾 freeLMod (0...0))
4 0prjspnrel.1 . . . 4 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0)
52, 3, 40prjspnlem 43738 . . 3 (𝐾 ∈ DivRing → 1 ∈ 𝐵)
65adantr 486 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 1 ∈ 𝐵)
7 sneq 4593 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑋‘0) → {𝑛} = {(𝑋‘0)})
87xpeq2d 5680 . . . . 5 (𝑛 = (𝑋‘0) → ((0...0) × {𝑛}) = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
98eqeq2d 2771 . . . 4 (𝑛 = (𝑋‘0) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)})))
10 ovexd 7455 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4072 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g‘𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3954 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3904 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
1413adantl 487 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
15 eqid 2760 . . . . . . 7 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
16 eqid 2760 . . . . . . 7 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
173, 15, 16frlmbasf 22067 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
1810, 14, 17syl2anc 596 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
19 c0ex 11301 . . . . . . . 8 0 ∈ V
2019snid 4622 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13762 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2859 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7085 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑋‘0) ∈ (Base‘𝐾))
253, 15, 16frlmbasmap 22066 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
2610, 14, 25syl2anc 596 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
27 fvex 6898 . . . . . 6 (Base‘𝐾) ∈ V
2821, 27, 19mapsnconst 8921 . . . . 5 (𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
2926, 28syl 18 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
309, 24, 29rspcedvdw 3579 . . 3 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ∃𝑛 ∈ (Base‘𝐾)𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))
31 oveq1 7427 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 1 ) = (𝑛 · 1 ))
3231eqeq2d 2771 . . . 4 (𝑚 = 𝑛 → (𝑋 = (𝑚 · 1 ) ↔ 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
33 simprl 783 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
34 0prjspnrel.s . . . . 5 𝑆 = (Base‘𝐾)
3533, 34eleqtrrdi 2871 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛 ∈ 𝑆)
36 ovexd 7455 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (0...0) ∈ V)
37 simpr 490 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
385ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ 𝐵)
3912, 38sselid 3906 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ (Base‘𝑊))
40 0prjspnrel.x . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
41 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (.r‘𝐾) = (.r‘𝐾)
423, 16, 15, 36, 37, 39, 40, 41frlmvscafval 22073 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r‘𝐾) 1 ))
433, 15, 16frlmbasf 22067 . . . . . . . . . . 11 (((0...0) ∈ V ∧ 1 ∈ (Base‘𝑊)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
4436, 39, 43syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
45 drngring 20988 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ DivRing → 𝐾 ∈ Ring)
46 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r‘𝐾) = (1r‘𝐾)
4715, 46ringidcl 20495 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ Ring → (1r‘𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4845, 47syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ DivRing → (1r‘𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4948ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (1r‘𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
5049snssd 4746 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → {(1r‘𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾))
514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0))
52 elfz1eq 13669 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 𝑑 = 0)
5351, 52fveq12d 6892 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑑 ∈ (0...0) → ( 1 ‘𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
5453adantl 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1 ‘𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
55 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐾 unitVec (0...0)) = (𝐾 unitVec (0...0))
56 simplll 787 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → 𝐾 ∈ DivRing)
57 ovexd 7455 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (0...0) ∈ V)
5822a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → 0 ∈ (0...0))
5955, 56, 57, 58, 46uvcvv1 22096 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r‘𝐾))
60 fvex 6898 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ V
6160elsn 4598 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r‘𝐾)} ↔ (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r‘𝐾))
6259, 61sylibr 237 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r‘𝐾)})
6354, 62eqeltrd 2860 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1 ‘𝑑) ∈ {(1r‘𝐾)})
6463ralrimiva 3154 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1 ‘𝑑) ∈ {(1r‘𝐾)})
65 fcdmssb 7122 . . . . . . . . . . 11 (({(1r‘𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾) ∧ ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1 ‘𝑑) ∈ {(1r‘𝐾)}) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r‘𝐾)}))
6650, 64, 65syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r‘𝐾)}))
6744, 66mpbid 235 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶{(1r‘𝐾)})
68 vex 3454 . . . . . . . . . 10 𝑛 ∈ V
6968a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ V)
70 elsni 4600 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ {(1r‘𝐾)} → 𝑐 = (1r‘𝐾))
7170oveq2d 7436 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ {(1r‘𝐾)} → (𝑛(.r‘𝐾)𝑐) = (𝑛(.r‘𝐾)(1r‘𝐾)))
7245ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝐾 ∈ Ring)
7315, 41, 46, 72, 37ringridmd 20503 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛(.r‘𝐾)(1r‘𝐾)) = 𝑛)
7471, 73sylan9eqr 2817 . . . . . . . . 9 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑐 ∈ {(1r‘𝐾)}) → (𝑛(.r‘𝐾)𝑐) = 𝑛)
7536, 67, 69, 69, 74caofid2 7729 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r‘𝐾) 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7642, 75eqtrd 2795 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7776eqeq2d 2771 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = (𝑛 · 1 ) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛})))
7877biimprd 251 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) → 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
7978impr 460 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑋 = (𝑛 · 1 ))
8032, 35, 79rspcedvdw 3579 . . 3 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → ∃𝑚 ∈ 𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
8130, 80rexlimddv 3169 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ∃𝑚 ∈ 𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
82 0prjspnrel.e . . 3 ∼ = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑙 ∈ 𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
8382prjsprel 43708 . 2 (𝑋 ∼ 1 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ 𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 )))
841, 6, 81, 83syl21anbrc 1363 1 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∼ 1 )
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∖ cdif 4045  {csn 4583   class class class wbr 5102  {copab 5166   × cxp 5648  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ∘f cof 7691   ↑m cmap 8848  0cc0 11201  ...cfz 13640  Basecbs 17388  .rcmulr 17430   ·𝑠 cvsca 17433  0gc0g 17611  1rcur 20408  Ringcrg 20460  DivRingcdr 20981   freeLMod cfrlm 22053   unitVec cuvc 22089
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11257  ax-resscn 11258  ax-1cn 11259  ax-icn 11260  ax-addcl 11261  ax-addrcl 11262  ax-mulcl 11263  ax-mulrcl 11264  ax-mulcom 11265  ax-addass 11266  ax-mulass 11267  ax-distr 11268  ax-i2m1 11269  ax-1ne0 11270  ax-1rid 11271  ax-rnegex 11272  ax-rrecex 11273  ax-cnre 11274  ax-pre-lttri 11275  ax-pre-lttrn 11276  ax-pre-ltadd 11277  ax-pre-mulgt0 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  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-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-tpos 8244  df-frecs 8300  df-wrecs 8331  df-recs 8380  df-rdg 8419  df-1o 8477  df-er 8718  df-map 8850  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9355  df-sup 9435  df-pnf 11346  df-mnf 11347  df-xr 11348  df-ltxr 11349  df-le 11350  df-sub 11544  df-neg 11545  df-nn 12337  df-2 12406  df-3 12407  df-4 12408  df-5 12409  df-6 12410  df-7 12411  df-8 12412  df-9 12413  df-n0 12608  df-z 12695  df-dec 12816  df-uz 12967  df-fz 13641  df-struct 17326  df-sets 17343  df-slot 17361  df-ndx 17373  df-base 17389  df-ress 17410  df-plusg 17442  df-mulr 17443  df-sca 17445  df-vsca 17446  df-ip 17447  df-tset 17448  df-ple 17449  df-ds 17451  df-hom 17453  df-cco 17454  df-0g 17613  df-prds 17619  df-pws 17621  df-mgm 18817  df-sgrp 18909  df-mnd 18925  df-grp 19148  df-minusg 19149  df-sbg 19150  df-subg 19334  df-cmn 19997  df-abl 19998  df-mgp 20362  df-rng 20376  df-ur 20409  df-ring 20462  df-oppr 20568  df-dvdsr 20588  df-unit 20589  df-nzr 20764  df-subrg 20823  df-drng 20983  df-lmod 21138  df-lss 21208  df-sra 21449  df-rgmod 21450  df-dsmm 22039  df-frlm 22054  df-uvc 22090
This theorem is used by:  0prjspn  43740
  Copyright terms: Public domain W3C validator