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 43665
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 43664 . . 3 (𝐾 ∈ DivRing → 1 ∈ 𝐵)
65adantr 486 . 2 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 1 ∈ 𝐵)
7 sneq 4594 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑋‘0) → {𝑛} = {(𝑋‘0)})
87xpeq2d 5681 . . . . 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 7456 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0...0) ∈ V)
11 difss 4083 . . . . . . . . 9 ((Base‘𝑊) ∖ {(0g‘𝑊)}) ⊆ (Base‘𝑊)
122, 11eqsstri 3975 . . . . . . . 8 𝐵 ⊆ (Base‘𝑊)
1312sseli 3925 . . . . . . 7 (𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
1413adantl 487 . . . . . 6 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ (Base‘𝑊))
15 eqid 2761 . . . . . . 7 (Base‘𝐾) = (Base‘𝐾)
16 eqid 2761 . . . . . . 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 4623 . . . . . . 7 0 ∈ {0}
21 fz0sn 13762 . . . . . . 7 (0...0) = {0}
2220, 21eleqtrri 2860 . . . . . 6 0 ∈ (0...0)
2322a1i 11 . . . . 5 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 0 ∈ (0...0))
2418, 23ffvelcdmd 7086 . . . 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 6899 . . . . . 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 3580 . . 3 ((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ∃𝑛 ∈ (Base‘𝐾)𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))
31 oveq1 7428 . . . . 5 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 1 ) = (𝑛 · 1 ))
3231eqeq2d 2772 . . . 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 2872 . . . 4 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → 𝑛 ∈ 𝑆)
36 ovexd 7456 . . . . . . . . 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 3927 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 1 ∈ (Base‘𝑊))
40 0prjspnrel.x . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
41 eqid 2761 . . . . . . . . 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 2761 . . . . . . . . . . . . . . 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 4747 . . . . . . . . . . 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 6893 . . . . . . . . . . . . . 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 2761 . . . . . . . . . . . . . . 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 7456 . . . . . . . . . . . . . . 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 6899 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐾 unitVec (0...0))‘0)‘0) ∈ V
6160elsn 4599 . . . . . . . . . . . . . 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 2861 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑑 ∈ (0...0)) → ( 1 ‘𝑑) ∈ {(1r‘𝐾)})
6463ralrimiva 3155 . . . . . . . . . . 11 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → ∀𝑑 ∈ (0...0)( 1 ‘𝑑) ∈ {(1r‘𝐾)})
65 fcdmssb 7123 . . . . . . . . . . 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 3455 . . . . . . . . . 10 𝑛 ∈ V
6968a1i 11 . . . . . . . . 9 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → 𝑛 ∈ V)
70 elsni 4601 . . . . . . . . . . 11 (𝑐 ∈ {(1r‘𝐾)} → 𝑐 = (1r‘𝐾))
7170oveq2d 7437 . . . . . . . . . 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 2818 . . . . . . . . 9 ((((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) ∧ 𝑐 ∈ {(1r‘𝐾)}) → (𝑛(.r‘𝐾)𝑐) = 𝑛)
7536, 67, 69, 69, 74caofid2 7730 . . . . . . . 8 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (((0...0) × {𝑛}) ∘f (.r‘𝐾) 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7642, 75eqtrd 2796 . . . . . . 7 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ (Base‘𝐾)) → (𝑛 · 1 ) = ((0...0) × {𝑛}))
7776eqeq2d 2772 . . . . . 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 3580 . . 3 (((𝐾 ∈ DivRing ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ (𝑛 ∈ (Base‘𝐾) ∧ 𝑋 = ((0...0) × {𝑛}))) → ∃𝑚 ∈ 𝑆 𝑋 = (𝑚 · 1 ))
8130, 80rexlimddv 3170 . 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 43634 . 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 3077  ∃wrex 3087  Vcvv 3451   ∖ cdif 3896   ⊆ wss 3914  {csn 4584   class class class wbr 5103  {copab 5167   × cxp 5649  ⟶wf 6535  ‘cfv 6539  (class class class)co 7421   ∘f cof 7692   ↑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 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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7752  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 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  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 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3915  df-pss 4035  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6305  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6495  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-riota 7378  df-ov 7424  df-oprab 7425  df-mpo 7426  df-of 7694  df-om 7879  df-1st 8002  df-2nd 8003  df-supp 8179  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  43666
  Copyright terms: Public domain W3C validator