Theorem islinds4 21781

Description: A set is independent in a vector space iff it is a subset of some basis. This is an axiom of choice equivalent. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
islinds4.j	⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
islinds4	⊢ (𝑊 ∈ LVec → (𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊) ↔ ∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏))

Distinct variable groups:   𝐽,𝑏   𝑊,𝑏   𝑌,𝑏

Proof of Theorem islinds4

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 482	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) → 𝑊 ∈ LVec)
2		eqid 2733	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
3	2	linds1 21756	. . . . 5 ⊢ (𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊) → 𝑌 ⊆ (Base‘𝑊))
4	3	adantl 481	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) → 𝑌 ⊆ (Base‘𝑊))
5		lveclmod 21049	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
6	5	ad2antrr 726	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → 𝑊 ∈ LMod)
7		eqid 2733	. . . . . . . . 9 ⊢ (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
8	7	lvecdrng 21048	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (Scalar‘𝑊) ∈ DivRing)
9		drngnzr 20672	. . . . . . . 8 ⊢ ((Scalar‘𝑊) ∈ DivRing → (Scalar‘𝑊) ∈ NzRing)
10	8, 9	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (Scalar‘𝑊) ∈ NzRing)
11	10	ad2antrr 726	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → (Scalar‘𝑊) ∈ NzRing)
12		simplr 768	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊))
13		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → 𝑥 ∈ 𝑌)
14		eqid 2733	. . . . . . 7 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
15	14, 7	lindsind2 21765	. . . . . 6 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ (Scalar‘𝑊) ∈ NzRing) ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → ¬ 𝑥 ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝑌 ∖ {𝑥})))
16	6, 11, 12, 13, 15	syl211anc 1378	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑌) → ¬ 𝑥 ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝑌 ∖ {𝑥})))
17	16	ralrimiva 3125	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) → ∀𝑥 ∈ 𝑌 ¬ 𝑥 ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝑌 ∖ {𝑥})))
18		islinds4.j	. . . . 5 ⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)
19	18, 2, 14	lbsext 21109	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ⊆ (Base‘𝑊) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑌 ¬ 𝑥 ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝑌 ∖ {𝑥}))) → ∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏)
20	1, 4, 17, 19	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)) → ∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏)
21	20	ex 412	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊) → ∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏))
22	5	ad2antrr 726	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑏 ∈ 𝐽) ∧ 𝑌 ⊆ 𝑏) → 𝑊 ∈ LMod)
23	18	lbslinds 21779	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 ⊆ (LIndS‘𝑊)
24	23	sseli 3926	. . . . 5 ⊢ (𝑏 ∈ 𝐽 → 𝑏 ∈ (LIndS‘𝑊))
25	24	ad2antlr 727	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑏 ∈ 𝐽) ∧ 𝑌 ⊆ 𝑏) → 𝑏 ∈ (LIndS‘𝑊))
26		simpr 484	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑏 ∈ 𝐽) ∧ 𝑌 ⊆ 𝑏) → 𝑌 ⊆ 𝑏)
27		lindsss 21770	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑏 ∈ (LIndS‘𝑊) ∧ 𝑌 ⊆ 𝑏) → 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊))
28	22, 25, 26, 27	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ LVec ∧ 𝑏 ∈ 𝐽) ∧ 𝑌 ⊆ 𝑏) → 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊))
29	28	rexlimdva2 3136	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏 → 𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊)))
30	21, 29	impbid 212	1 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → (𝑌 ∈ (LIndS‘𝑊) ↔ ∃𝑏 ∈ 𝐽 𝑌 ⊆ 𝑏))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2113  ∀wral 3048  ∃wrex 3057   ∖ cdif 3895   ⊆ wss 3898  {csn 4577  ‘cfv 6489  Basecbs 17127  Scalarcsca 17171  NzRingcnzr 20436  DivRingcdr 20653  LModclmod 20802  LSpanclspn 20913  LBasisclbs 21017  LVecclvec 21045  LIndSclinds 21751

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7677  ax-ac2 10365  ax-cnex 11073  ax-resscn 11074  ax-1cn 11075  ax-icn 11076  ax-addcl 11077  ax-addrcl 11078  ax-mulcl 11079  ax-mulrcl 11080  ax-mulcom 11081  ax-addass 11082  ax-mulass 11083  ax-distr 11084  ax-i2m1 11085  ax-1ne0 11086  ax-1rid 11087  ax-rnegex 11088  ax-rrecex 11089  ax-cnre 11090  ax-pre-lttri 11091  ax-pre-lttrn 11092  ax-pre-ltadd 11093  ax-pre-mulgt0 11094

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-isom 6498  df-riota 7312  df-ov 7358  df-oprab 7359  df-mpo 7360  df-rpss 7665  df-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-tpos 8165  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-1o 8394  df-oadd 8398  df-er 8631  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-dju 9805  df-card 9843  df-ac 10018  df-pnf 11159  df-mnf 11160  df-xr 11161  df-ltxr 11162  df-le 11163  df-sub 11357  df-neg 11358  df-nn 12137  df-2 12199  df-3 12200  df-sets 17082  df-slot 17100  df-ndx 17112  df-base 17128  df-ress 17149  df-plusg 17181  df-mulr 17182  df-0g 17352  df-mgm 18556  df-sgrp 18635  df-mnd 18651  df-grp 18857  df-minusg 18858  df-sbg 18859  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20067  df-rng 20079  df-ur 20108  df-ring 20161  df-oppr 20264  df-dvdsr 20284  df-unit 20285  df-invr 20315  df-nzr 20437  df-drng 20655  df-lmod 20804  df-lss 20874  df-lsp 20914  df-lbs 21018  df-lvec 21046  df-lindf 21752  df-linds 21753

This theorem is referenced by:  lssdimle  33692  dimkerim  33712  extdgfialglem1  33777