MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lsslindf Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lsslindf 20445
Description: Linear independence is unchanged by working in a subspace. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015.) (Revised by Stefan O'Rear, 6-May-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
lsslindf.u 𝑈 = (LSubSp‘𝑊)
lsslindf.x 𝑋 = (𝑊s 𝑆)
Assertion
Ref Expression
lsslindf ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊))

Proof of Theorem lsslindf
Dummy variables 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rellindf 20423 . . . 4 Rel LIndF
21brrelex1i 5328 . . 3 (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 ∈ V)
32a1i 11 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 ∈ V))
41brrelex1i 5328 . . 3 (𝐹 LIndF 𝑊𝐹 ∈ V)
54a1i 11 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑊𝐹 ∈ V))
6 simpr 477 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋))
7 lsslindf.x . . . . . . . . 9 𝑋 = (𝑊s 𝑆)
8 eqid 2765 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
97, 8ressbasss 16206 . . . . . . . 8 (Base‘𝑋) ⊆ (Base‘𝑊)
10 fss 6236 . . . . . . . 8 ((𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ∧ (Base‘𝑋) ⊆ (Base‘𝑊)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊))
116, 9, 10sylancl 580 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊))
12 ffn 6223 . . . . . . . . 9 (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊) → 𝐹 Fn dom 𝐹)
1312adantl 473 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → 𝐹 Fn dom 𝐹)
14 simp3 1168 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → ran 𝐹𝑆)
15 lsslindf.u . . . . . . . . . . . . 13 𝑈 = (LSubSp‘𝑊)
168, 15lssss 19206 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑈𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
17163ad2ant2 1164 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
187, 8ressbas2 16205 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 ⊆ (Base‘𝑊) → 𝑆 = (Base‘𝑋))
1917, 18syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑆 = (Base‘𝑋))
2014, 19sseqtrd 3801 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋))
2120adantr 472 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋))
22 df-f 6072 . . . . . . . 8 (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ (𝐹 Fn dom 𝐹 ∧ ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋)))
2313, 21, 22sylanbrc 578 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋))
2411, 23impbida 835 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)))
2524adantr 472 . . . . 5 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)))
26 simpl2 1244 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → 𝑆𝑈)
27 eqid 2765 . . . . . . . . . . . 12 (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
287, 27resssca 16305 . . . . . . . . . . 11 (𝑆𝑈 → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑋))
2928eqcomd 2771 . . . . . . . . . 10 (𝑆𝑈 → (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑊))
3026, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑊))
3130fveq2d 6379 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (Base‘(Scalar‘𝑋)) = (Base‘(Scalar‘𝑊)))
3230fveq2d 6379 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (0g‘(Scalar‘𝑋)) = (0g‘(Scalar‘𝑊)))
3332sneqd 4346 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → {(0g‘(Scalar‘𝑋))} = {(0g‘(Scalar‘𝑊))})
3431, 33difeq12d 3891 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) = ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}))
35 eqid 2765 . . . . . . . . . . . . 13 ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑊)
367, 35ressvsca 16306 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑈 → ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑋))
3736eqcomd 2771 . . . . . . . . . . 11 (𝑆𝑈 → ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑊))
3826, 37syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑊))
3938oveqd 6859 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) = (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)))
40 simpl1 1242 . . . . . . . . . . 11 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → 𝑊 ∈ LMod)
41 imassrn 5659 . . . . . . . . . . . 12 (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ ran 𝐹
42 simpl3 1246 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ran 𝐹𝑆)
4341, 42syl5ss 3772 . . . . . . . . . . 11 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ 𝑆)
44 eqid 2765 . . . . . . . . . . . 12 (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
45 eqid 2765 . . . . . . . . . . . 12 (LSpan‘𝑋) = (LSpan‘𝑋)
467, 44, 45, 15lsslsp 19287 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ 𝑆) → ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) = ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))
4740, 26, 43, 46syl3anc 1490 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) = ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))
4847eqcomd 2771 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))
4939, 48eleq12d 2838 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) ↔ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})))))
5049notbid 309 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) ↔ ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})))))
5134, 50raleqbidv 3300 . . . . . 6 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (∀𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) ↔ ∀𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})))))
5251ralbidv 3133 . . . . 5 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) ↔ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})))))
5325, 52anbi12d 624 . . . 4 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})))) ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))))
54 ovex 6874 . . . . . . 7 (𝑊s 𝑆) ∈ V
557, 54eqeltri 2840 . . . . . 6 𝑋 ∈ V
5655a1i 11 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑋 ∈ V)
57 eqid 2765 . . . . . 6 (Base‘𝑋) = (Base‘𝑋)
58 eqid 2765 . . . . . 6 ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑋)
59 eqid 2765 . . . . . 6 (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑋)
60 eqid 2765 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑋)) = (Base‘(Scalar‘𝑋))
61 eqid 2765 . . . . . 6 (0g‘(Scalar‘𝑋)) = (0g‘(Scalar‘𝑋))
6257, 58, 45, 59, 60, 61islindf 20427 . . . . 5 ((𝑋 ∈ V ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑋 ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))))
6356, 62sylan 575 . . . 4 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑋 ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))))
64 eqid 2765 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
65 eqid 2765 . . . . . 6 (0g‘(Scalar‘𝑊)) = (0g‘(Scalar‘𝑊))
668, 35, 44, 27, 64, 65islindf 20427 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑊 ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))))
67663ad2antl1 1236 . . . 4 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑊 ↔ (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊) ∧ ∀𝑥 ∈ dom 𝐹𝑘 ∈ ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}) ¬ (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)) ∈ ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))))
6853, 63, 673bitr4d 302 . . 3 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊))
6968ex 401 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 ∈ V → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊)))
703, 5, 69pm5.21ndd 370 1 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 197  wa 384  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  wral 3055  Vcvv 3350  cdif 3729  wss 3732  {csn 4334   class class class wbr 4809  dom cdm 5277  ran crn 5278  cima 5280   Fn wfn 6063  wf 6064  cfv 6068  (class class class)co 6842  Basecbs 16132  s cress 16133  Scalarcsca 16219   ·𝑠 cvsca 16220  0gc0g 16368  LModclmod 19132  LSubSpclss 19201  LSpanclspn 19243   LIndF clindf 20419
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-er 7947  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-ndx 16135  df-slot 16136  df-base 16138  df-sets 16139  df-ress 16140  df-plusg 16229  df-sca 16232  df-vsca 16233  df-0g 16370  df-mgm 17510  df-sgrp 17552  df-mnd 17563  df-grp 17694  df-minusg 17695  df-sbg 17696  df-subg 17857  df-mgp 18757  df-ur 18769  df-ring 18816  df-lmod 19134  df-lss 19202  df-lsp 19244  df-lindf 20421
This theorem is referenced by:  lsslinds  20446
  Copyright terms: Public domain W3C validator