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 43329
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 43325 . . 3 (𝐾 ∈ DivRing → 1𝐵)
65adantr 485 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 1𝐵)
7 sneq 4598 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑋‘0) → {𝑛} = {(𝑋‘0)})
87xpeq2d 5691 . . . . 5 (𝑛 = (𝑋‘0) → ((0...0) × {𝑛}) = ((0...0) × {(𝑋‘0)}))
98eqeq2d 2772 . . . 4 (𝑛 = (𝑋‘0) → (𝑋 = ((0...0) × {𝑛}) ↔ 𝑋 = ((0...0) × {(𝑋‘0)})))
10 ovexd 7445 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4089 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3982 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3932 . . . . . . 7 (𝑋𝐵𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
1413adantl 486 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
15 eqid 2761 . . . . . . 7 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
16 eqid 2761 . . . . . . 7 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
173, 15, 16frlmbasf 21889 . . . . . 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 11199 . . . . . . . 8 0 ∈ V
2019snid 4627 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13655 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2860 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7080 . . . 4 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → (𝑋‘0) ∈ (Base‘𝐾))
253, 15, 16frlmbasmap 21888 . . . . . 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 6894 . . . . . 6 (Base‘𝐾) ∈ V
2821, 27, 19mapsnconst 8889 . . . . 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 3583 . . 3 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑛 ∈ (Base‘𝐾)𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))
31 oveq1 7417 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 1 ) = (𝑛 · 1 ))
3231eqeq2d 2772 . . . 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 2872 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛𝑆)
36 ovexd 7445 . . . . . . . . 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 3934 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ (Base‘𝑊))
40 0prjspnrel.x . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠𝑊)
41 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (.r𝐾) = (.r𝐾)
423, 16, 15, 36, 37, 39, 40, 41frlmvscafval 21895 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ))
433, 15, 16frlmbasf 21889 . . . . . . . . . . 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 20819 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐾 ∈ DivRing → 𝐾 ∈ Ring)
46 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . 15 (1r𝐾) = (1r𝐾)
4715, 46ringidcl 20347 . . . . . . . . . . . . . 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 4751 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → {(1r𝐾)} ⊆ (Base‘𝐾))
514a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 1 = ((𝐾 unitVec (0...0))‘0))
52 elfz1eq 13562 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑑 ∈ (0...0) → 𝑑 = 0)
5351, 52fveq12d 6888 . . . . . . . . . . . . . 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 2761 . . . . . . . . . . . . . . 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 7445 . . . . . . . . . . . . . . 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 21918 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) = (1r𝐾))
60 fvex 6894 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ V
6160elsn 4603 . . . . . . . . . . . . . 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 2861 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
6463ralrimiva 3155 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1𝑑) ∈ {(1r𝐾)})
65 fcdmssb 7117 . . . . . . . . . . 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 3457 . . . . . . . . . 10 𝑛 ∈ V
6968a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ V)
70 elsni 4605 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ {(1r𝐾)} → 𝑐 = (1r𝐾))
7170oveq2d 7426 . . . . . . . . . 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 20355 . . . . . . . . . 10 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛(.r𝐾)(1r𝐾)) = 𝑛)
7471, 73sylan9eqr 2818 . . . . . . . . 9 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑐 ∈ {(1r𝐾)}) → (𝑛(.r𝐾)𝑐) = 𝑛)
7536, 67, 69, 69, 74caofid2 7710 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r𝐾) 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7642, 75eqtrd 2796 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7776eqeq2d 2772 . . . . . 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 3583 . . 3 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
8130, 80rexlimddv 3170 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋𝐵) → ∃𝑚𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
82 0prjspnrel.e . . 3 = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ ∃𝑙𝑆 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
8382prjsprel 43306 . 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 1568  wcel 2141  wral 3077  wrex 3087  Vcvv 3453  cdif 3901  wss 3904  {csn 4588   class class class wbr 5108  {copab 5172   × cxp 5659  wf 6532  cfv 6536  (class class class)co 7410  f cof 7672  m cmap 8823  0cc0 11099  ...cfz 13534  Basecbs 17268  .rcmulr 17310   ·𝑠 cvsca 17313  0gc0g 17491  1rcur 20262  Ringcrg 20314  DivRingcdr 20812   freeLMod cfrlm 21875   unitVec cuvc 21911
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-iun 4957  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8156  df-tpos 8221  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-er 8693  df-map 8825  df-ixp 8895  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-fsupp 9321  df-sup 9401  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-z 12591  df-dec 12711  df-uz 12862  df-fz 13535  df-struct 17206  df-sets 17223  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-ress 17290  df-plusg 17322  df-mulr 17323  df-sca 17325  df-vsca 17326  df-ip 17327  df-tset 17328  df-ple 17329  df-ds 17331  df-hom 17333  df-cco 17334  df-0g 17493  df-prds 17499  df-pws 17501  df-mgm 18697  df-sgrp 18776  df-mnd 18792  df-grp 19002  df-minusg 19003  df-sbg 19004  df-subg 19188  df-cmn 19851  df-abl 19852  df-mgp 20216  df-rng 20230  df-ur 20263  df-ring 20316  df-oppr 20418  df-dvdsr 20438  df-unit 20439  df-nzr 20595  df-subrg 20654  df-drng 20814  df-lmod 20962  df-lss 21032  df-sra 21273  df-rgmod 21274  df-dsmm 21861  df-frlm 21876  df-uvc 21912
This theorem is referenced by:  0prjspn  43330
  Copyright terms: Public domain W3C validator