Theorem linc0scn0 49628

Description: If a set contains the zero element of a module, there is a linear combination being 0 where not all scalars are 0. (Contributed by AV, 13-Apr-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
linc0scn0.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑀)
linc0scn0.s	⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑀)
linc0scn0.0	⊢ 0 = (0g‘𝑆)
linc0scn0.1	⊢ 1 = (1r‘𝑆)
linc0scn0.z	⊢ 𝑍 = (0g‘𝑀)
linc0scn0.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ))

Assertion

Ref	Expression
linc0scn0	⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑍)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝑀   𝑥,𝑉   𝑥,𝑍   𝑥, 0   𝑥, 1

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑥)   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem linc0scn0

Dummy variable 𝑣 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 488	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑀 ∈ LMod)
2		linc0scn0.s	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑀)
3	2	lmodring 21148	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → 𝑆 ∈ Ring)
4	2	eqcomi 2769	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (Scalar‘𝑀) = 𝑆
5	4	fveq2i 6888	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑀)) = (Base‘𝑆)
6		linc0scn0.1	. . . . . . . . . 10 ⊢ 1 = (1r‘𝑆)
7	5, 6	ringidcl 20499	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ∈ Ring → 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
8		linc0scn0.0	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 = (0g‘𝑆)
9	5, 8	ring0cl 20501	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
10	7, 9	jca 521	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ∈ Ring → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
11	3, 10	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
12	11	ad2antrr 739	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
13		ifcl 4527	. . . . . 6 ⊢ (( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))) → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
14	12, 13	syl 18	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
15		linc0scn0.f	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ))
16	14, 15	fmptd 7114	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀)))
17		fvex 6898	. . . . . 6 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V
18	17	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V)
19		elmapg 8862	. . . . 5 ⊢ (((Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
20	18, 19	sylan 592	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
21	16, 20	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉))
22		linc0scn0.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑀)
23	22	pweqi 4572	. . . . 5 ⊢ 𝒫 𝐵 = 𝒫 (Base‘𝑀)
24	23	eleq2i 2852	. . . 4 ⊢ (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
25	24	bilani 510	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
26		lincval 49614	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉) ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀)) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))))
27	1, 21, 25, 26	syl3anc 1398	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))))
28		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑣 ∈ 𝑉)
29	6	fvexi 6899	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ V
30	8	fvexi 6899	. . . . . . . 8 ⊢ 0 ∈ V
31	29, 30	ifex 4532	. . . . . . 7 ⊢ if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V
32		eqeq1 2764	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑣 → (𝑥 = 𝑍 ↔ 𝑣 = 𝑍))
33	32	ifbid 4505	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑣 → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
34	33, 15	fvmptg 6991	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V) → (𝐹‘𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
35	28, 31, 34	sylancl 598	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝐹‘𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
36	35	oveq1d 7435	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))
37		ovif 7518	. . . . . 6 ⊢ (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))
38	37	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣)))
39		oveq2 7428	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑣 = 𝑍 → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍))
40	39	adantl 487	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍))
41		eqid 2760	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
42	2, 41, 6	lmod1cl 21169	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → 1 ∈ (Base‘𝑆))
43	42	ancli 558	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
44	43	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
45	44	ad2antrr 739	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
46		eqid 2760	. . . . . . . . 9 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑀) = ( ·𝑠 ‘𝑀)
47		linc0scn0.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = (0g‘𝑀)
48	2, 46, 41, 47	lmodvs0 21176	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍) = 𝑍)
49	45, 48	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍) = 𝑍)
50	40, 49	eqtrd 2795	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
51	1	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑀 ∈ LMod)
52		elelpwi 4566	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑣 ∈ 𝐵)
53	52	expcom 419	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵 → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑣 ∈ 𝐵))
54	53	adantl 487	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑣 ∈ 𝐵))
55	54	imp 412	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑣 ∈ 𝐵)
56	22, 2, 46, 8, 47	lmod0vs 21175	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑣 ∈ 𝐵) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
57	51, 55, 56	syl2anc 596	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
58	57	adantr 486	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ ¬ 𝑣 = 𝑍) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
59	50, 58	ifeqda 4518	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣)) = 𝑍)
60	36, 38, 59	3eqtrd 2799	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
61	60	mpteq2dva 5197	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣)) = (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍))
62	61	oveq2d 7436	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))) = (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)))
63		lmodgrp 21147	. . . 4 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Grp)
64	63	grpmndd 19162	. . 3 ⊢ (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Mnd)
65	47	gsumz 19037	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)) = 𝑍)
66	64, 65	sylan 592	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)) = 𝑍)
67	27, 62, 66	3eqtrd 2799	1 ⊢ ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑍)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  Vcvv 3450  ifcif 4481  𝒫 cpw 4556   ↦ cmpt 5185  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ↑_m cmap 8850  Basecbs 17392  Scalarcsca 17436   ·_𝑠 cvsca 17437  0_gc0g 17615   Σ_g cgsu 17616  Mndcmnd 18928  1_rcur 20412  Ringcrg 20464  LModclmod 21140   linC clinc 49609

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-er 8720  df-map 8852  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-seq 14148  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-plusg 17446  df-0g 17617  df-gsum 17618  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-cmn 20001  df-abl 20002  df-mgp 20366  df-rng 20380  df-ur 20413  df-ring 20466  df-lmod 21142  df-linc 49611

This theorem is used by:  el0ldep  49671