Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lbslsat Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lbslsat 33183
Description: A nonzero vector 𝑋 is a basis of a line spanned by the singleton 𝑋. Spans of nonzero singletons are sometimes called "atoms", see df-lsatoms 38340 and for example lsatlspsn 38357. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-May-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
lbslsat.v 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
lbslsat.n 𝑁 = (LSpanβ€˜π‘Š)
lbslsat.z 0 = (0gβ€˜π‘Š)
lbslsat.y π‘Œ = (π‘Š β†Ύs (π‘β€˜{𝑋}))
Assertion
Ref Expression
lbslsat ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ {𝑋} ∈ (LBasisβ€˜π‘Œ))

Proof of Theorem lbslsat
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lveclmod 20946 . . . . 5 (π‘Š ∈ LVec β†’ π‘Š ∈ LMod)
2 snssi 4804 . . . . 5 (𝑋 ∈ 𝑉 β†’ {𝑋} βŠ† 𝑉)
3 lbslsat.v . . . . . 6 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
4 eqid 2724 . . . . . 6 (LSubSpβ€˜π‘Š) = (LSubSpβ€˜π‘Š)
5 lbslsat.n . . . . . 6 𝑁 = (LSpanβ€˜π‘Š)
63, 4, 5lspcl 20815 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LMod ∧ {𝑋} βŠ† 𝑉) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) ∈ (LSubSpβ€˜π‘Š))
71, 2, 6syl2an 595 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) ∈ (LSubSpβ€˜π‘Š))
8 lbslsat.y . . . . 5 π‘Œ = (π‘Š β†Ύs (π‘β€˜{𝑋}))
98, 4lsslvec 20949 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ (π‘β€˜{𝑋}) ∈ (LSubSpβ€˜π‘Š)) β†’ π‘Œ ∈ LVec)
107, 9syldan 590 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ π‘Œ ∈ LVec)
11103adant3 1129 . 2 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ π‘Œ ∈ LVec)
123, 5lspssid 20824 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LMod ∧ {𝑋} βŠ† 𝑉) β†’ {𝑋} βŠ† (π‘β€˜{𝑋}))
131, 2, 12syl2an 595 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ {𝑋} βŠ† (π‘β€˜{𝑋}))
143, 5lspssv 20822 . . . . . 6 ((π‘Š ∈ LMod ∧ {𝑋} βŠ† 𝑉) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) βŠ† 𝑉)
151, 2, 14syl2an 595 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) βŠ† 𝑉)
168, 3ressbas2 17183 . . . . 5 ((π‘β€˜{𝑋}) βŠ† 𝑉 β†’ (π‘β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ))
1715, 16syl 17 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ))
1813, 17sseqtrd 4015 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ {𝑋} βŠ† (Baseβ€˜π‘Œ))
19183adant3 1129 . 2 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ {𝑋} βŠ† (Baseβ€˜π‘Œ))
201adantr 480 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ π‘Š ∈ LMod)
21 eqid 2724 . . . . . 6 (LSpanβ€˜π‘Œ) = (LSpanβ€˜π‘Œ)
228, 5, 21, 4lsslsp 20854 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LMod ∧ (π‘β€˜{𝑋}) ∈ (LSubSpβ€˜π‘Š) ∧ {𝑋} βŠ† (π‘β€˜{𝑋})) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (π‘β€˜{𝑋}))
2320, 7, 13, 22syl3anc 1368 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (π‘β€˜{𝑋}))
24233adant3 1129 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (π‘β€˜{𝑋}))
25173adant3 1129 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ (π‘β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ))
2624, 25eqtrd 2764 . 2 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ))
27 difid 4363 . . . . . . . . . . . . 13 ({𝑋} βˆ– {𝑋}) = βˆ…
2827fveq2i 6885 . . . . . . . . . . . 12 ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})) = ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…)
2928a1i 11 . . . . . . . . . . 11 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})) = ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…))
3029eleq2d 2811 . . . . . . . . . 10 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})) ↔ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…)))
3130biimpa 476 . . . . . . . . 9 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…))
32 lveclmod 20946 . . . . . . . . . . 11 (π‘Œ ∈ LVec β†’ π‘Œ ∈ LMod)
33 eqid 2724 . . . . . . . . . . . 12 (0gβ€˜π‘Œ) = (0gβ€˜π‘Œ)
3433, 21lsp0 20848 . . . . . . . . . . 11 (π‘Œ ∈ LMod β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…) = {(0gβ€˜π‘Œ)})
3510, 32, 343syl 18 . . . . . . . . . 10 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…) = {(0gβ€˜π‘Œ)})
3635adantr 480 . . . . . . . . 9 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜βˆ…) = {(0gβ€˜π‘Œ)})
3731, 36eleqtrd 2827 . . . . . . . 8 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ 𝑋 ∈ {(0gβ€˜π‘Œ)})
38 elsni 4638 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ {(0gβ€˜π‘Œ)} β†’ 𝑋 = (0gβ€˜π‘Œ))
3937, 38syl 17 . . . . . . 7 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ 𝑋 = (0gβ€˜π‘Œ))
40 lmodgrp 20705 . . . . . . . . . 10 (π‘Š ∈ LMod β†’ π‘Š ∈ Grp)
41 grpmnd 18862 . . . . . . . . . 10 (π‘Š ∈ Grp β†’ π‘Š ∈ Mnd)
4220, 40, 413syl 18 . . . . . . . . 9 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ π‘Š ∈ Mnd)
43 lbslsat.z . . . . . . . . . . 11 0 = (0gβ€˜π‘Š)
4443, 3, 50ellsp 32954 . . . . . . . . . 10 ((π‘Š ∈ LMod ∧ {𝑋} βŠ† 𝑉) β†’ 0 ∈ (π‘β€˜{𝑋}))
451, 2, 44syl2an 595 . . . . . . . . 9 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ 0 ∈ (π‘β€˜{𝑋}))
468, 3, 43ress0g 18687 . . . . . . . . 9 ((π‘Š ∈ Mnd ∧ 0 ∈ (π‘β€˜{𝑋}) ∧ (π‘β€˜{𝑋}) βŠ† 𝑉) β†’ 0 = (0gβ€˜π‘Œ))
4742, 45, 15, 46syl3anc 1368 . . . . . . . 8 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ 0 = (0gβ€˜π‘Œ))
4847adantr 480 . . . . . . 7 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ 0 = (0gβ€˜π‘Œ))
4939, 48eqtr4d 2767 . . . . . 6 (((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) ∧ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))) β†’ 𝑋 = 0 )
5049ex 412 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})) β†’ 𝑋 = 0 ))
5150necon3ad 2945 . . . 4 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉) β†’ (𝑋 β‰  0 β†’ Β¬ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))))
52513impia 1114 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ Β¬ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})))
53 id 22 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑋 β†’ π‘₯ = 𝑋)
54 sneq 4631 . . . . . . . . 9 (π‘₯ = 𝑋 β†’ {π‘₯} = {𝑋})
5554difeq2d 4115 . . . . . . . 8 (π‘₯ = 𝑋 β†’ ({𝑋} βˆ– {π‘₯}) = ({𝑋} βˆ– {𝑋}))
5655fveq2d 6886 . . . . . . 7 (π‘₯ = 𝑋 β†’ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})) = ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋})))
5753, 56eleq12d 2819 . . . . . 6 (π‘₯ = 𝑋 β†’ (π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})) ↔ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))))
5857notbid 318 . . . . 5 (π‘₯ = 𝑋 β†’ (Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})) ↔ Β¬ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))))
5958ralsng 4670 . . . 4 (𝑋 ∈ 𝑉 β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ {𝑋} Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})) ↔ Β¬ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))))
60593ad2ant2 1131 . . 3 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ {𝑋} Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})) ↔ Β¬ 𝑋 ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {𝑋}))))
6152, 60mpbird 257 . 2 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ {𝑋} Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})))
62 eqid 2724 . . . 4 (Baseβ€˜π‘Œ) = (Baseβ€˜π‘Œ)
63 eqid 2724 . . . 4 (LBasisβ€˜π‘Œ) = (LBasisβ€˜π‘Œ)
6462, 63, 21islbs2 20997 . . 3 (π‘Œ ∈ LVec β†’ ({𝑋} ∈ (LBasisβ€˜π‘Œ) ↔ ({𝑋} βŠ† (Baseβ€˜π‘Œ) ∧ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ {𝑋} Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})))))
6564biimpar 477 . 2 ((π‘Œ ∈ LVec ∧ ({𝑋} βŠ† (Baseβ€˜π‘Œ) ∧ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜{𝑋}) = (Baseβ€˜π‘Œ) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ {𝑋} Β¬ π‘₯ ∈ ((LSpanβ€˜π‘Œ)β€˜({𝑋} βˆ– {π‘₯})))) β†’ {𝑋} ∈ (LBasisβ€˜π‘Œ))
6611, 19, 26, 61, 65syl13anc 1369 1 ((π‘Š ∈ LVec ∧ 𝑋 ∈ 𝑉 ∧ 𝑋 β‰  0 ) β†’ {𝑋} ∈ (LBasisβ€˜π‘Œ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2932  βˆ€wral 3053   βˆ– cdif 3938   βŠ† wss 3941  βˆ…c0 4315  {csn 4621  β€˜cfv 6534  (class class class)co 7402  Basecbs 17145   β†Ύs cress 17174  0gc0g 17386  Mndcmnd 18659  Grpcgrp 18855  LModclmod 20698  LSubSpclss 20770  LSpanclspn 20810  LBasisclbs 20914  LVecclvec 20942
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2695  ax-rep 5276  ax-sep 5290  ax-nul 5297  ax-pow 5354  ax-pr 5418  ax-un 7719  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2526  df-eu 2555  df-clab 2702  df-cleq 2716  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2933  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3063  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3425  df-v 3468  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3960  df-nul 4316  df-if 4522  df-pw 4597  df-sn 4622  df-pr 4624  df-op 4628  df-uni 4901  df-int 4942  df-iun 4990  df-br 5140  df-opab 5202  df-mpt 5223  df-tr 5257  df-id 5565  df-eprel 5571  df-po 5579  df-so 5580  df-fr 5622  df-we 5624  df-xp 5673  df-rel 5674  df-cnv 5675  df-co 5676  df-dm 5677  df-rn 5678  df-res 5679  df-ima 5680  df-pred 6291  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6486  df-fun 6536  df-fn 6537  df-f 6538  df-f1 6539  df-fo 6540  df-f1o 6541  df-fv 6542  df-riota 7358  df-ov 7405  df-oprab 7406  df-mpo 7407  df-om 7850  df-1st 7969  df-2nd 7970  df-tpos 8207  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8700  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-pnf 11248  df-mnf 11249  df-xr 11250  df-ltxr 11251  df-le 11252  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12211  df-2 12273  df-3 12274  df-4 12275  df-5 12276  df-6 12277  df-sets 17098  df-slot 17116  df-ndx 17128  df-base 17146  df-ress 17175  df-plusg 17211  df-mulr 17212  df-sca 17214  df-vsca 17215  df-0g 17388  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-grp 18858  df-minusg 18859  df-sbg 18860  df-subg 19042  df-cmn 19694  df-abl 19695  df-mgp 20032  df-rng 20050  df-ur 20079  df-ring 20132  df-oppr 20228  df-dvdsr 20251  df-unit 20252  df-invr 20282  df-drng 20581  df-lmod 20700  df-lss 20771  df-lsp 20811  df-lbs 20915  df-lvec 20943
This theorem is referenced by:  lsatdim  33184
  Copyright terms: Public domain W3C validator