Theorem lspsneu 21090

Description: Nonzero vectors with equal singleton spans have a unique proportionality constant. (Contributed by NM, 31-May-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lspsneu.v	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
lspsneu.s	⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑊)
lspsneu.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑆)
lspsneu.o	⊢ 𝑂 = (0g‘𝑆)
lspsneu.t	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
lspsneu.z	⊢ 0 = (0g‘𝑊)
lspsneu.n	⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
lspsneu.w	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
lspsneu.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
lspsneu.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }))

Assertion

Ref	Expression
lspsneu	⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃!𝑘 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑘 · 𝑌)))

Distinct variable groups:   𝑘,𝐾   𝑘,𝑂   · ,𝑘   𝑘,𝑋   𝑘,𝑌

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑘)   𝑆(𝑘)   𝑁(𝑘)   𝑉(𝑘)   𝑊(𝑘)   0 (𝑘)

Proof of Theorem lspsneu

Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lspsneu.v	. . . . . . 7 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑊)
2		lspsneu.s	. . . . . . 7 ⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑊)
3		lspsneu.k	. . . . . . 7 ⊢ 𝐾 = (Base‘𝑆)
4		lspsneu.o	. . . . . . 7 ⊢ 𝑂 = (0g‘𝑆)
5		lspsneu.t	. . . . . . 7 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑊)
6		lspsneu.n	. . . . . . 7 ⊢ 𝑁 = (LSpan‘𝑊)
7		lspsneu.w	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ LVec)
8		lspsneu.x	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝑉)
9		lspsneu.y	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }))
10	9	eldifad 3915	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ 𝑉)
11	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10	lspsneq 21089	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌)))
12	11	biimpd 229	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) → ∃𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌)))
13		eqtr2 2758	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → (𝑗 · 𝑌) = (𝑖 · 𝑌))
14	13	3ad2ant3 1136	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → (𝑗 · 𝑌) = (𝑖 · 𝑌))
15		lspsneu.z	. . . . . . . . . 10 ⊢ 0 = (0g‘𝑊)
16		simp1l 1199	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝜑)
17	16, 7	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑊 ∈ LVec)
18		simp2l 1201	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}))
19	18	eldifad 3915	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑗 ∈ 𝐾)
20		simp2r 1202	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}))
21	20	eldifad 3915	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑖 ∈ 𝐾)
22	16, 10	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑌 ∈ 𝑉)
23		eldifsni 4748	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑌 ∈ (𝑉 ∖ { 0 }) → 𝑌 ≠ 0 )
24	16, 9, 23	3syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑌 ≠ 0 )
25	1, 5, 2, 3, 15, 17, 19, 21, 22, 24	lvecvscan2 21079	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → ((𝑗 · 𝑌) = (𝑖 · 𝑌) ↔ 𝑗 = 𝑖))
26	14, 25	mpbid 232	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) ∧ (𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) ∧ (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌))) → 𝑗 = 𝑖)
27	26	3exp 1120	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})) → ((𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) → ((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → 𝑗 = 𝑖)))
28	27	ex 412	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) → ((𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂}) ∧ 𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})) → ((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → 𝑗 = 𝑖))))
29	28	ralrimdvv 3182	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) → ∀𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})∀𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → 𝑗 = 𝑖)))
30	12, 29	jcad 512	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) → (∃𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ ∀𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})∀𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → 𝑗 = 𝑖))))
31		oveq1 7375	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → (𝑗 · 𝑌) = (𝑖 · 𝑌))
32	31	eqeq2d 2748	. . . . 5 ⊢ (𝑗 = 𝑖 → (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ↔ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)))
33	32	reu4 3691	. . . 4 ⊢ (∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ↔ (∃𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ ∀𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})∀𝑖 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})((𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ∧ 𝑋 = (𝑖 · 𝑌)) → 𝑗 = 𝑖)))
34	30, 33	imbitrrdi 252	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) → ∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌)))
35		reurex 3356	. . . 4 ⊢ (∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) → ∃𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌))
36	35, 11	imbitrrid 246	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) → (𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌})))
37	34, 36	impbid 212	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌)))
38		oveq1 7375	. . . 4 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝑗 · 𝑌) = (𝑘 · 𝑌))
39	38	eqeq2d 2748	. . 3 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ↔ 𝑋 = (𝑘 · 𝑌)))
40	39	cbvreuvw 3374	. 2 ⊢ (∃!𝑗 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑗 · 𝑌) ↔ ∃!𝑘 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑘 · 𝑌))
41	37, 40	bitrdi 287	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑁‘{𝑋}) = (𝑁‘{𝑌}) ↔ ∃!𝑘 ∈ (𝐾 ∖ {𝑂})𝑋 = (𝑘 · 𝑌)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1087   = wceq 1542   ∈ wcel 2114   ≠ wne 2933  ∀wral 3052  ∃wrex 3062  ∃!wreu 3350   ∖ cdif 3900  {csn 4582  ‘cfv 6500  (class class class)co 7368  Basecbs 17148  Scalarcsca 17192   ·_𝑠 cvsca 17193  0_gc0g 17371  LSpanclspn 20934  LVecclvec 21066

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-tpos 8178  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-er 8645  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-ress 17170  df-plusg 17202  df-mulr 17203  df-0g 17373  df-mgm 18577  df-sgrp 18656  df-mnd 18672  df-grp 18878  df-minusg 18879  df-sbg 18880  df-cmn 19723  df-abl 19724  df-mgp 20088  df-rng 20100  df-ur 20129  df-ring 20182  df-oppr 20285  df-dvdsr 20305  df-unit 20306  df-invr 20336  df-drng 20676  df-lmod 20825  df-lss 20895  df-lsp 20935  df-lvec 21067

This theorem is referenced by:  hdmap14lem3  42240