Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  linc0scn0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem linc0scn0 49479
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.
StepHypRef Expression
1 simpl 488 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑀 ∈ LMod)
2 linc0scn0.s . . . . . . . . 9 𝑆 = (Scalar‘𝑀)
32lmodring 21123 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ LMod → 𝑆 ∈ Ring)
42eqcomi 2770 . . . . . . . . . . 11 (Scalar‘𝑀) = 𝑆
54fveq2i 6880 . . . . . . . . . 10 (Base‘(Scalar‘𝑀)) = (Base‘𝑆)
6 linc0scn0.1 . . . . . . . . . 10 1 = (1r‘𝑆)
75, 6ringidcl 20474 . . . . . . . . 9 (𝑆 ∈ Ring → 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
8 linc0scn0.0 . . . . . . . . . 10 0 = (0g‘𝑆)
95, 8ring0cl 20476 . . . . . . . . 9 (𝑆 ∈ Ring → 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
107, 9jca 521 . . . . . . . 8 (𝑆 ∈ Ring → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
113, 10syl 18 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ LMod → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
1211ad2antrr 739 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))))
13 ifcl 4528 . . . . . 6 (( 1 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∧ 0 ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀))) → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ (Base‘(Scalar‘𝑀)))
1412, 13syl 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 ))
1614, 15fmptd 7106 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀)))
17 fvex 6890 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V
1817a1i 11 . . . . 5 (𝑀 ∈ LMod → (Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V)
19 elmapg 8843 . . . . 5 (((Base‘(Scalar‘𝑀)) ∈ V ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2018, 19sylan 592 . . . 4 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉) ↔ 𝐹:𝑉⟶(Base‘(Scalar‘𝑀))))
2116, 20mpbird 260 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝐹 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑀)) ↑m 𝑉))
22 linc0scn0.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝑀)
2322pweqi 4573 . . . . 5 𝒫 𝐵 = 𝒫 (Base‘𝑀)
2423eleq2i 2853 . . . 4 (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
2524bilani 510 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑉 ∈ 𝒫 (Base‘𝑀))
26 lincval 49465 . . 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))))
271, 21, 25, 26syl3anc 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)
296fvexi 6891 . . . . . . . 8 1 ∈ V
308fvexi 6891 . . . . . . . 8 0 ∈ V
3129, 30ifex 4533 . . . . . . 7 if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V
32 eqeq1 2765 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝑣 → (𝑥 = 𝑍 ↔ 𝑣 = 𝑍))
3332ifbid 4506 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑣 → if(𝑥 = 𝑍, 1 , 0 ) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3433, 15fvmptg 6983 . . . . . . 7 ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ) ∈ V) → (𝐹‘𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3528, 31, 34sylancl 598 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → (𝐹‘𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 ))
3635oveq1d 7427 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))
37 ovif 7510 . . . . . 6 (if(𝑣 = 𝑍, 1 , 0 )( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))
3837a1i 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 7420 . . . . . . . 8 (𝑣 = 𝑍 → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍))
4039adantl 487 . . . . . . 7 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍))
41 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
422, 41, 6lmod1cl 21144 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ LMod → 1 ∈ (Base‘𝑆))
4342ancli 558 . . . . . . . . . 10 (𝑀 ∈ LMod → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
4443adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
4544ad2antrr 739 . . . . . . . 8 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → (𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)))
46 eqid 2761 . . . . . . . . 9 ( ·𝑠 ‘𝑀) = ( ·𝑠 ‘𝑀)
47 linc0scn0.z . . . . . . . . 9 𝑍 = (0g‘𝑀)
482, 46, 41, 47lmodvs0 21151 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 1 ∈ (Base‘𝑆)) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍) = 𝑍)
4945, 48syl 18 . . . . . . 7 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑍) = 𝑍)
5040, 49eqtrd 2796 . . . . . 6 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ 𝑣 = 𝑍) → ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
511adantr 486 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑀 ∈ LMod)
52 elelpwi 4567 . . . . . . . . . . 11 ((𝑣 ∈ 𝑉 ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → 𝑣 ∈ 𝐵)
5352expcom 419 . . . . . . . . . 10 (𝑉 ∈ 𝒫 𝐵 → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑣 ∈ 𝐵))
5453adantl 487 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣 ∈ 𝑉 → 𝑣 ∈ 𝐵))
5554imp 412 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → 𝑣 ∈ 𝐵)
5622, 2, 46, 8, 47lmod0vs 21150 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑣 ∈ 𝐵) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
5751, 55, 56syl2anc 596 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
5857adantr 486 . . . . . 6 ((((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) ∧ ¬ 𝑣 = 𝑍) → ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
5950, 58ifeqda 4519 . . . . 5 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → if(𝑣 = 𝑍, ( 1 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣), ( 0 ( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣)) = 𝑍)
6036, 38, 593eqtrd 2800 . . . 4 (((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) ∧ 𝑣 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣) = 𝑍)
6160mpteq2dva 5198 . . 3 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣)) = (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍))
6261oveq2d 7428 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ ((𝐹‘𝑣)( ·𝑠 ‘𝑀)𝑣))) = (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)))
63 lmodgrp 21122 . . . 4 (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Grp)
6463grpmndd 19137 . . 3 (𝑀 ∈ LMod → 𝑀 ∈ Mnd)
6547gsumz 19012 . . 3 ((𝑀 ∈ Mnd ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)) = 𝑍)
6664, 65sylan 592 . 2 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝑀 Σg (𝑣 ∈ 𝑉 ↦ 𝑍)) = 𝑍)
6727, 62, 663eqtrd 2800 1 ((𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑉 ∈ 𝒫 𝐵) → (𝐹( linC ‘𝑀)𝑉) = 𝑍)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3451  ifcif 4482  𝒫 cpw 4557   ↦ cmpt 5186  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412   ↑m cmap 8831  Basecbs 17367  Scalarcsca 17411   ·𝑠 cvsca 17412  0gc0g 17590   Σg cgsu 17591  Mndcmnd 18903  1rcur 20387  Ringcrg 20439  LModclmod 21115   linC clinc 49460
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 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258
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 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  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 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-er 8701  df-map 8833  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-2 12386  df-seq 14125  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-plusg 17421  df-0g 17592  df-gsum 17593  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-cmn 19976  df-abl 19977  df-mgp 20341  df-rng 20355  df-ur 20388  df-ring 20441  df-lmod 21117  df-linc 49462
This theorem is used by:  el0ldep  49522
  Copyright terms: Public domain W3C validator