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 43577
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⟩ ∣ ((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 43573 . . 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 5677 . . . . 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 7443 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4082 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g‘𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3976 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3926 . . . . . . 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 22028 . . . . . 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 11272 . . . . . . . 8 0 ∈ V
2019snid 4622 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13730 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2859 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7073 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑋‘0) ∈ (Base‘𝐾))
253, 15, 16frlmbasmap 22027 . . . . . 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 6886 . . . . . 6 (Base‘𝐾) ∈ V
2821, 27, 19mapsnconst 8898 . . . . 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 7415 . . . . 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 7443 . . . . . . . . 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 3928 . . . . . . . . 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 22034 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r‘𝐾) 1 ))
433, 15, 16frlmbasf 22028 . . . . . . . . . . 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 20949 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ DivRing → 𝐾 ∈ Ring)
46 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r‘𝐾) = (1r‘𝐾)
4715, 46ringidcl 20456 . . . . . . . . . . . . . 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 13637 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 𝑑 = 0)
5351, 52fveq12d 6880 . . . . . . . . . . . . . 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 7443 . . . . . . . . . . . . . . 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 22057 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r‘𝐾))
60 fvex 6886 . . . . . . . . . . . . . . 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 7110 . . . . . . . . . . 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 7424 . . . . . . . . . 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 20464 . . . . . . . . . 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 7712 . . . . . . . 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 43554 . 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 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ∖ cdif 3895   ⊆ wss 3898  {csn 4583   class class class wbr 5102  {copab 5166   × cxp 5645  ⟶wf 6523  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408   ∘f cof 7674   ↑m cmap 8825  0cc0 11172  ...cfz 13609  Basecbs 17349  .rcmulr 17391   ·𝑠 cvsca 17394  0gc0g 17572  1rcur 20369  Ringcrg 20421  DivRingcdr 20942   freeLMod cfrlm 22014   unitVec cuvc 22050
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  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 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7676  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8156  df-tpos 8221  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-er 8695  df-map 8827  df-ixp 8904  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-fsupp 9332  df-sup 9412  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-nn 12306  df-2 12375  df-3 12376  df-4 12377  df-5 12378  df-6 12379  df-7 12380  df-8 12381  df-9 12382  df-n0 12577  df-z 12664  df-dec 12785  df-uz 12936  df-fz 13610  df-struct 17287  df-sets 17304  df-slot 17322  df-ndx 17334  df-base 17350  df-ress 17371  df-plusg 17403  df-mulr 17404  df-sca 17406  df-vsca 17407  df-ip 17408  df-tset 17409  df-ple 17410  df-ds 17412  df-hom 17414  df-cco 17415  df-0g 17574  df-prds 17580  df-pws 17582  df-mgm 18778  df-sgrp 18870  df-mnd 18886  df-grp 19109  df-minusg 19110  df-sbg 19111  df-subg 19295  df-cmn 19958  df-abl 19959  df-mgp 20323  df-rng 20337  df-ur 20370  df-ring 20423  df-oppr 20529  df-dvdsr 20549  df-unit 20550  df-nzr 20725  df-subrg 20784  df-drng 20944  df-lmod 21099  df-lss 21169  df-sra 21410  df-rgmod 21411  df-dsmm 22000  df-frlm 22015  df-uvc 22051
This theorem is used by:  0prjspn  43578
  Copyright terms: Public domain W3C validator