Theorem islbs5 33733

Description: An equivalent formulation of the basis predicate in a vector space, using a function 𝐹 for generating the base. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-Feb-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
islbs5.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑊)
islbs5.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑆)
islbs5.r	⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑊)
islbs5.t	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
islbs5.z	⊢ 𝑂 = (0g‘𝑊)
islbs5.y	⊢ 0 = (0g‘𝑆)
islbs5.j	⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)
islbs5.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
islbs5.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
islbs5.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ NzRing)
islbs5.i	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
islbs5.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐼–1-1→𝐵)

Assertion

Ref	Expression
islbs5	⊢ (𝜑 → (ran 𝐹 ∈ (LBasis‘𝑊) ↔ (∀𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼)((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ∧ (𝑁‘ran 𝐹) = 𝐵)))

Distinct variable groups:   0 ,𝑎   · ,𝑎   𝐵,𝑎   𝐹,𝑎   𝐼,𝑎   𝑂,𝑎   𝑆,𝑎   𝑉,𝑎   𝑊,𝑎   𝜑,𝑎

Allowed substitution hints:   𝐽(𝑎)   𝐾(𝑎)   𝑁(𝑎)

Proof of Theorem islbs5

Step	Hyp	Ref	Expression
1		islbs5.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑊)
2		eqid 2765	. . 3 ⊢ (Base‘𝐹) = (Base‘𝐹)
3		islbs5.r	. . 3 ⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑊)
4		islbs5.t	. . 3 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
5		islbs5.z	. . 3 ⊢ 𝑂 = (0g‘𝑊)
6		islbs5.y	. . 3 ⊢ 0 = (0g‘𝑆)
7		islbs5.n	. . 3 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
8		islbs5.w	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
9		islbs5.s	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ NzRing)
10		islbs5.i	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑉)
11		islbs5.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐼–1-1→𝐵)
12	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11	lindflbs 33732	. 2 ⊢ (𝜑 → (ran 𝐹 ∈ (LBasis‘𝑊) ↔ (𝐹 LIndF 𝑊 ∧ (𝑁‘ran 𝐹) = 𝐵)))
13		f1f 6778	. . . . . 6 ⊢ (𝐹:𝐼–1-1→𝐵 → 𝐹:𝐼⟶𝐵)
14	11, 13	syl 18	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐼⟶𝐵)
15		eqid 2765	. . . . . 6 ⊢ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼)) = (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼))
16	1, 3, 4, 5, 6, 15	islindf4 22018	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 𝐹:𝐼⟶𝐵) → (𝐹 LIndF 𝑊 ↔ ∀𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼))((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
17	8, 10, 14, 16	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐹 LIndF 𝑊 ↔ ∀𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼))((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
18	9	elexd 3480	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ V)
19		eqid 2765	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 freeLMod 𝐼) = (𝑆 freeLMod 𝐼)
20		islbs5.k	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑆)
21	19, 20, 6, 15	frlmelbas 21936	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑆 ∈ V ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼)) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) ∧ 𝑎 finSupp 0 )))
22	18, 10, 21	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼)) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) ∧ 𝑎 finSupp 0 )))
23	22	imbi1d 344	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼)) → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))) ↔ ((𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) ∧ 𝑎 finSupp 0 ) → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
24		impexp 456	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) ∧ 𝑎 finSupp 0 ) → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) → (𝑎 finSupp 0 → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
25		impexp 456	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ↔ (𝑎 finSupp 0 → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
26	25	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ↔ (𝑎 finSupp 0 → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
27	26	bicomd 226	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝑎 finSupp 0 → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))) ↔ ((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
28	27	imbi2d 343	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) → (𝑎 finSupp 0 → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) → ((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
29	24, 28	bitrid 286	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) ∧ 𝑎 finSupp 0 ) → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) → ((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
30	23, 29	bitrd 282	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼)) → ((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))) ↔ (𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼) → ((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })))))
31	30	ralbidv2 3186	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑎 ∈ (Base‘(𝑆 freeLMod 𝐼))((𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂 → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ↔ ∀𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼)((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
32	17, 31	bitrd 282	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹 LIndF 𝑊 ↔ ∀𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼)((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 }))))
33	32	anbi1d 643	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝐹 LIndF 𝑊 ∧ (𝑁‘ran 𝐹) = 𝐵) ↔ (∀𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼)((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ∧ (𝑁‘ran 𝐹) = 𝐵)))
34	12, 33	bitrd 282	1 ⊢ (𝜑 → (ran 𝐹 ∈ (LBasis‘𝑊) ↔ (∀𝑎 ∈ (𝐾 ↑m 𝐼)((𝑎 finSupp 0 ∧ (𝑊 Σg (𝑎 ∘f · 𝐹)) = 𝑂) → 𝑎 = (𝐼 × { 0 })) ∧ (𝑁‘ran 𝐹) = 𝐵)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  Vcvv 3457  {csn 4591   class class class wbr 5111   × cxp 5661  ran crn 5664  ⟶wf 6536  –1-1→wf1 6537  ‘cfv 6540  (class class class)co 7416   ∘_f cof 7678   ↑_m cmap 8826   finSupp cfsupp 9324  Basecbs 17287  Scalarcsca 17331   ·_𝑠 cvsca 17332  0_gc0g 17510   Σ_g cgsu 17511  NzRingcnzr 20639  LModclmod 21011  LSpanclspn 21122  LBasisclbs 21225   freeLMod cfrlm 21926   LIndF clindf 21984

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7738  ax-cnex 11167  ax-resscn 11168  ax-1cn 11169  ax-icn 11170  ax-addcl 11171  ax-addrcl 11172  ax-mulcl 11173  ax-mulrcl 11174  ax-mulcom 11175  ax-addass 11176  ax-mulass 11177  ax-distr 11178  ax-i2m1 11179  ax-1ne0 11180  ax-1rid 11181  ax-rnegex 11182  ax-rrecex 11183  ax-cnre 11184  ax-pre-lttri 11185  ax-pre-lttrn 11186  ax-pre-ltadd 11187  ax-pre-mulgt0 11188

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7680  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-ixp 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-sup 9405  df-oi 9475  df-card 9937  df-pnf 11256  df-mnf 11257  df-xr 11258  df-ltxr 11259  df-le 11260  df-sub 11454  df-neg 11455  df-nn 12245  df-2 12314  df-3 12315  df-4 12316  df-5 12317  df-6 12318  df-7 12319  df-8 12320  df-9 12321  df-n0 12516  df-z 12603  df-dec 12724  df-uz 12875  df-fz 13548  df-fzo 13696  df-seq 14052  df-hash 14381  df-struct 17225  df-sets 17242  df-slot 17260  df-ndx 17272  df-base 17288  df-ress 17309  df-plusg 17341  df-mulr 17342  df-sca 17344  df-vsca 17345  df-ip 17346  df-tset 17347  df-ple 17348  df-ds 17350  df-hom 17352  df-cco 17353  df-0g 17512  df-gsum 17513  df-prds 17518  df-pws 17520  df-mre 17656  df-mrc 17657  df-acs 17659  df-mgm 18716  df-sgrp 18799  df-mnd 18815  df-mhm 18865  df-submnd 18866  df-grp 19027  df-minusg 19028  df-sbg 19029  df-mulg 19158  df-subg 19213  df-ghm 19308  df-cntz 19411  df-cmn 19876  df-abl 19877  df-mgp 20241  df-rng 20255  df-ur 20288  df-ring 20341  df-nzr 20640  df-subrg 20699  df-lmod 21013  df-lss 21083  df-lsp 21123  df-lmhm 21173  df-lbs 21226  df-sra 21324  df-rgmod 21325  df-dsmm 21912  df-frlm 21927  df-uvc 21963  df-lindf 21986  df-linds 21987

This theorem is used by:  ply1degltdimlem  34052