Theorem lindsun 34015

Description: Condition for the union of two independent sets to be an independent set. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-May-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
lindsun.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lindsun.0	⊢ 0 = (0g‘𝑊)
lindsun.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
lindsun.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (LIndS‘𝑊))
lindsun.v	⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ (LIndS‘𝑊))
lindsun.2	⊢ (𝜑 → ((𝑁‘𝑈) ∩ (𝑁‘𝑉)) = { 0 })

Assertion

Ref	Expression
lindsun	⊢ (𝜑 → (𝑈 ∪ 𝑉) ∈ (LIndS‘𝑊))

Proof of Theorem lindsun

Dummy variables 𝑐 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lindsun.w	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
2		lveclmod 21227	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ LVec → 𝑊 ∈ LMod)
3	1, 2	syl 18	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LMod)
4		lindsun.u	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (LIndS‘𝑊))
5		eqid 2763	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
6	5	linds1 21960	. . . 4 ⊢ (𝑈 ∈ (LIndS‘𝑊) → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
7	4, 6	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ⊆ (Base‘𝑊))
8		lindsun.v	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ (LIndS‘𝑊))
9	5	linds1 21960	. . . 4 ⊢ (𝑉 ∈ (LIndS‘𝑊) → 𝑉 ⊆ (Base‘𝑊))
10	8, 9	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ⊆ (Base‘𝑊))
11	7, 10	unssd 4145	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∪ 𝑉) ⊆ (Base‘𝑊))
12		lindsun.n	. . . . . . . . . 10 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
13		lindsun.0	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 = (0g‘𝑊)
14	1	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → 𝑊 ∈ LVec)
15	4	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → 𝑈 ∈ (LIndS‘𝑊))
16	8	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → 𝑉 ∈ (LIndS‘𝑊))
17		lindsun.2	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘𝑈) ∩ (𝑁‘𝑉)) = { 0 })
18	17	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → ((𝑁‘𝑈) ∩ (𝑁‘𝑉)) = { 0 })
19		eqid 2763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (0g‘(Scalar‘𝑊)) = (0g‘(Scalar‘𝑊))
20		eqid 2763	. . . . . . . . . 10 ⊢ (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
21		simpr 489	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → 𝑐 ∈ 𝑈)
22		simpllr 787	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}))
23		simplr 780	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
24	12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21, 22, 23	lindsunlem 34014	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → ⊥)
25	24	adantlr 727	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) ∧ 𝑐 ∈ 𝑈) → ⊥)
26	1	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → 𝑊 ∈ LVec)
27	8	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → 𝑉 ∈ (LIndS‘𝑊))
28	4	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → 𝑈 ∈ (LIndS‘𝑊))
29		incom 4162	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁‘𝑈) ∩ (𝑁‘𝑉)) = ((𝑁‘𝑉) ∩ (𝑁‘𝑈))
30	29, 17	eqtr3id 2812	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘𝑉) ∩ (𝑁‘𝑈)) = { 0 })
31	30	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → ((𝑁‘𝑉) ∩ (𝑁‘𝑈)) = { 0 })
32		simpr 489	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → 𝑐 ∈ 𝑉)
33		simpllr 787	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}))
34		simplr 780	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
35		uncom 4112	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑈 ∪ 𝑉) = (𝑉 ∪ 𝑈)
36	35	difeq1i 4077	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}) = ((𝑉 ∪ 𝑈) ∖ {𝑐})
37	36	fveq2i 6884	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})) = (𝑁‘((𝑉 ∪ 𝑈) ∖ {𝑐}))
38	34, 37	eleqtrdi 2873	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑉 ∪ 𝑈) ∖ {𝑐})))
39	12, 13, 26, 27, 28, 31, 19, 20, 32, 33, 38	lindsunlem 34014	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → ⊥)
40	39	adantlr 727	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) ∧ 𝑐 ∈ 𝑉) → ⊥)
41		elun 4107	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉) ↔ (𝑐 ∈ 𝑈 ∨ 𝑐 ∈ 𝑉))
42	41	bilani 509	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) → (𝑐 ∈ 𝑈 ∨ 𝑐 ∈ 𝑉))
43	25, 40, 42	mpjaodan 973	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) → ⊥)
44	43	an32s 664	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) ∧ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐}))) → ⊥)
45	44	inegd 1590	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) → ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
46	45	an32s 664	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)) ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))})) → ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
47	46	anasss 471	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉) ∧ 𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}))) → ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
48	47	ralrimivva 3208	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)∀𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))
49		eqid 2763	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
50		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
51	5, 49, 12, 50, 20, 19	islinds2 21963	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ LMod → ((𝑈 ∪ 𝑉) ∈ (LIndS‘𝑊) ↔ ((𝑈 ∪ 𝑉) ⊆ (Base‘𝑊) ∧ ∀𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)∀𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))))
52	51	biimpar 482	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ ((𝑈 ∪ 𝑉) ⊆ (Base‘𝑊) ∧ ∀𝑐 ∈ (𝑈 ∪ 𝑉)∀𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠 ‘𝑊)𝑐) ∈ (𝑁‘((𝑈 ∪ 𝑉) ∖ {𝑐})))) → (𝑈 ∪ 𝑉) ∈ (LIndS‘𝑊))
53	3, 11, 48, 52	syl12anc 849	1 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∪ 𝑉) ∈ (LIndS‘𝑊))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 400   ∨ wo 860   = wceq 1570  ⊥wfal 1582   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079   ∖ cdif 3902   ∪ cun 3903   ∩ cin 3904   ⊆ wss 3905  {csn 4589  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  Basecbs 17264  Scalarcsca 17308   ·_𝑠 cvsca 17309  0_gc0g 17487  LModclmod 20981  LSpanclspn 21092  LVecclvec 21223  LIndSclinds 21955

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-tpos 8218  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-0g 17489  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-submnd 18837  df-grp 18998  df-minusg 18999  df-sbg 19000  df-subg 19184  df-cntz 19382  df-lsm 19701  df-cmn 19847  df-abl 19848  df-mgp 20212  df-rng 20226  df-ur 20259  df-ring 20312  df-oppr 20415  df-dvdsr 20435  df-unit 20436  df-drng 20829  df-lmod 20983  df-lss 21053  df-lsp 21093  df-lvec 21224  df-lindf 21956  df-linds 21957

This theorem is referenced by:  ccfldextdgrr  34062