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 42974
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 484 . 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 42970 . . 3 (𝐾 ∈ DivRing → 1𝐵)
65adantr 480 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 1𝐵)
7 sneq 4592 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑋‘0) → {𝑛} = {(𝑋‘0)})
87xpeq2d 5662 . . . . 5 (𝑛 = (𝑋‘0) → ((0...0) × {𝑛}) = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
98eqeq2d 2748 . . . 4 (𝑛 = (𝑋‘0) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)})))
10 ovexd 7403 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4090 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3982 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3931 . . . . . . 7 (𝑋𝐵𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
1413adantl 481 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
15 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
16 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
173, 15, 16frlmbasf 21727 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
1810, 14, 17syl2anc 585 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋:(0...0)⟶(Base‘𝐾))
19 c0ex 11138 . . . . . . . 8 0 ∈ V
2019snid 4621 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13555 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2836 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7039 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (𝑋‘0) ∈ (Base‘𝐾))
253, 15, 16frlmbasmap 21726 . . . . . 6 (((0...0) ∈ V ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝑊)) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
2610, 14, 25syl2anc 585 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)))
27 fvex 6855 . . . . . 6 (Base‘𝐾) ∈ V
2821, 27, 19mapsnconst 8842 . . . . 5 (𝑋 ∈ ((Base‘𝐾) ↑m (0...0)) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
2926, 28syl 17 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
309, 24, 29rspcedvdw 3581 . . 3 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑛 ∈ (Base‘𝐾)𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))
31 oveq1 7375 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 1 ) = (𝑛 · 1 ))
3231eqeq2d 2748 . . . 4 (𝑚 = 𝑛 → (𝑋 = (𝑚 · 1 ) ↔ 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
33 simprl 771 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
34 0prjspnrel.s . . . . 5 𝑆 = (Base‘𝐾)
3533, 34eleqtrrdi 2848 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛𝑆)
36 ovexd 7403 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (0...0) ∈ V)
37 simpr 484 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ (Base‘𝐾))
385ad2antrr 727 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1𝐵)
3912, 38sselid 3933 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ (Base‘𝑊))
40 0prjspnrel.x . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠𝑊)
41 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (.r𝐾) = (.r𝐾)
423, 16, 15, 36, 37, 39, 40, 41frlmvscafval 21733 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ))
433, 15, 16frlmbasf 21727 . . . . . . . . . . 11 (((0...0) ∈ V ∧ 1 ∈ (Base‘𝑊)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
4436, 39, 43syl2anc 585 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾))
45 drngring 20681 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ DivRing → 𝐾 ∈ Ring)
46 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r𝐾) = (1r𝐾)
4715, 46ringidcl 20212 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ Ring → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4845, 47syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐾 ∈ DivRing → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
4948ad2antrr 727 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (1r𝐾) ∈ (Base‘𝐾))
5049snssd 4767 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → {(1r𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾))
514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0))
52 elfz1eq 13463 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 𝑑 = 0)
5351, 52fveq12d 6849 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑑 ∈ (0...0) → ( 1𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
5453adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1𝑑) = (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0))
55 eqid 2737 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐾 unitVec (0...0)) = (𝐾 unitVec (0...0))
56 simplll 775 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → 𝐾 ∈ DivRing)
57 ovexd 7403 . . . . . . . . . . . . . . 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 21756 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r𝐾))
60 fvex 6855 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ V
6160elsn 4597 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r𝐾)} ↔ (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r𝐾))
6259, 61sylibr 234 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ {(1r𝐾)})
6354, 62eqeltrd 2837 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
6463ralrimiva 3130 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
65 fcdmssb 7076 . . . . . . . . . . 11 (({(1r𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾) ∧ ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)}) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)}))
6650, 64, 65syl2anc 585 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ( 1 :(0...0)⟶(Base‘𝐾) ↔ 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)}))
6744, 66mpbid 232 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 :(0...0)⟶{(1r𝐾)})
68 vex 3446 . . . . . . . . . 10 𝑛 ∈ V
6968a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ V)
70 elsni 4599 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ {(1r𝐾)} → 𝑐 = (1r𝐾))
7170oveq2d 7384 . . . . . . . . . 10 (𝑐 ∈ {(1r𝐾)} → (𝑛(.r𝐾)𝑐) = (𝑛(.r𝐾)(1r𝐾)))
7245ad2antrr 727 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝐾 ∈ Ring)
7315, 41, 46, 72, 37ringridmd 20220 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛(.r𝐾)(1r𝐾)) = 𝑛)
7471, 73sylan9eqr 2794 . . . . . . . . 9 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑐 ∈ {(1r𝐾)}) → (𝑛(.r𝐾)𝑐) = 𝑛)
7536, 67, 69, 69, 74caofid2 7668 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7642, 75eqtrd 2772 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7776eqeq2d 2748 . . . . . 6 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = (𝑛 · 1 ) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛})))
7877biimprd 248 . . . . 5 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) → 𝑋 = (𝑛 · 1 )))
7978impr 454 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑋 = (𝑛 · 1 ))
8032, 35, 79rspcedvdw 3581 . . 3 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
8130, 80rexlimddv 3145 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
82 0prjspnrel.e . . 3 = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ ∃𝑙𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
8382prjsprel 42951 . 2 (𝑋 1 ↔ ((𝑋𝐵1𝐵) ∧ ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 )))
841, 6, 81, 83syl21anbrc 1346 1 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 1 )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  wrex 3062  Vcvv 3442  cdif 3900  wss 3903  {csn 4582   class class class wbr 5100  {copab 5162   × cxp 5630  wf 6496  cfv 6500  (class class class)co 7368  f cof 7630  m cmap 8775  0cc0 11038  ...cfz 13435  Basecbs 17148  .rcmulr 17190   ·𝑠 cvsca 17193  0gc0g 17371  1rcur 20128  Ringcrg 20180  DivRingcdr 20674   freeLMod cfrlm 21713   unitVec cuvc 21749
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-of 7632  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-supp 8113  df-tpos 8178  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-er 8645  df-map 8777  df-ixp 8848  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-fsupp 9277  df-sup 9357  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-4 12222  df-5 12223  df-6 12224  df-7 12225  df-8 12226  df-9 12227  df-n0 12414  df-z 12501  df-dec 12620  df-uz 12764  df-fz 13436  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-ress 17170  df-plusg 17202  df-mulr 17203  df-sca 17205  df-vsca 17206  df-ip 17207  df-tset 17208  df-ple 17209  df-ds 17211  df-hom 17213  df-cco 17214  df-0g 17373  df-prds 17379  df-pws 17381  df-mgm 18577  df-sgrp 18656  df-mnd 18672  df-grp 18878  df-minusg 18879  df-sbg 18880  df-subg 19065  df-cmn 19723  df-abl 19724  df-mgp 20088  df-rng 20100  df-ur 20129  df-ring 20182  df-oppr 20285  df-dvdsr 20305  df-unit 20306  df-nzr 20458  df-subrg 20515  df-drng 20676  df-lmod 20825  df-lss 20895  df-sra 21137  df-rgmod 21138  df-dsmm 21699  df-frlm 21714  df-uvc 21750
This theorem is referenced by:  0prjspn  42975
  Copyright terms: Public domain W3C validator