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

Theorem lsslindf 21868
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 21846 . . . 4 Rel LIndF
21brrelex1i 5745 . . 3 (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 ∈ V)
32a1i 11 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 ∈ V))
41brrelex1i 5745 . . 3 (𝐹 LIndF 𝑊𝐹 ∈ V)
54a1i 11 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑊𝐹 ∈ V))
6 simpr 484 . . . . . . . 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 2735 . . . . . . . . 9 (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
97, 8ressbasss 17284 . . . . . . . 8 (Base‘𝑋) ⊆ (Base‘𝑊)
10 fss 6753 . . . . . . . 8 ((𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ∧ (Base‘𝑋) ⊆ (Base‘𝑊)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊))
116, 9, 10sylancl 586 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊))
12 ffn 6737 . . . . . . . . 9 (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊) → 𝐹 Fn dom 𝐹)
1312adantl 481 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → 𝐹 Fn dom 𝐹)
14 simp3 1137 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → ran 𝐹𝑆)
15 lsslindf.u . . . . . . . . . . . . 13 𝑈 = (LSubSp‘𝑊)
168, 15lssss 20952 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑈𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
17163ad2ant2 1133 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
187, 8ressbas2 17283 . . . . . . . . . . 11 (𝑆 ⊆ (Base‘𝑊) → 𝑆 = (Base‘𝑋))
1917, 18syl 17 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑆 = (Base‘𝑋))
2014, 19sseqtrd 4036 . . . . . . . . 9 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋))
2120adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋))
22 df-f 6567 . . . . . . . 8 (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ (𝐹 Fn dom 𝐹 ∧ ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑋)))
2313, 21, 22sylanbrc 583 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)) → 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋))
2411, 23impbida 801 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)))
2524adantr 480 . . . . 5 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑋) ↔ 𝐹:dom 𝐹⟶(Base‘𝑊)))
26 simpl2 1191 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → 𝑆𝑈)
27 eqid 2735 . . . . . . . . . . . 12 (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑊)
287, 27resssca 17389 . . . . . . . . . . 11 (𝑆𝑈 → (Scalar‘𝑊) = (Scalar‘𝑋))
2928eqcomd 2741 . . . . . . . . . 10 (𝑆𝑈 → (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑊))
3026, 29syl 17 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑊))
3130fveq2d 6911 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (Base‘(Scalar‘𝑋)) = (Base‘(Scalar‘𝑊)))
3230fveq2d 6911 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (0g‘(Scalar‘𝑋)) = (0g‘(Scalar‘𝑊)))
3332sneqd 4643 . . . . . . . 8 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → {(0g‘(Scalar‘𝑋))} = {(0g‘(Scalar‘𝑊))})
3431, 33difeq12d 4137 . . . . . . 7 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((Base‘(Scalar‘𝑋)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑋))}) = ((Base‘(Scalar‘𝑊)) ∖ {(0g‘(Scalar‘𝑊))}))
35 eqid 2735 . . . . . . . . . . . . 13 ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑊)
367, 35ressvsca 17390 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆𝑈 → ( ·𝑠𝑊) = ( ·𝑠𝑋))
3736eqcomd 2741 . . . . . . . . . . 11 (𝑆𝑈 → ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑊))
3826, 37syl 17 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑊))
3938oveqd 7448 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝑘( ·𝑠𝑋)(𝐹𝑥)) = (𝑘( ·𝑠𝑊)(𝐹𝑥)))
40 simpl1 1190 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → 𝑊 ∈ LMod)
41 imassrn 6091 . . . . . . . . . . 11 (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ ran 𝐹
42 simpl3 1192 . . . . . . . . . . 11 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ran 𝐹𝑆)
4341, 42sstrid 4007 . . . . . . . . . 10 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ 𝑆)
44 eqid 2735 . . . . . . . . . . 11 (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
45 eqid 2735 . . . . . . . . . . 11 (LSpan‘𝑋) = (LSpan‘𝑋)
467, 44, 45, 15lsslsp 21031 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ (𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥})) ⊆ 𝑆) → ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))
4740, 26, 43, 46syl3anc 1370 . . . . . . . . 9 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → ((LSpan‘𝑋)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))) = ((LSpan‘𝑊)‘(𝐹 “ (dom 𝐹 ∖ {𝑥}))))
4839, 47eleq12d 2833 . . . . . . . 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})))))
4948notbid 318 . . . . . . 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})))))
5034, 49raleqbidv 3344 . . . . . 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})))))
5150ralbidv 3176 . . . . 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})))))
5225, 51anbi12d 632 . . . 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}))))))
537ovexi 7465 . . . . . 6 𝑋 ∈ V
5453a1i 11 . . . . 5 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → 𝑋 ∈ V)
55 eqid 2735 . . . . . 6 (Base‘𝑋) = (Base‘𝑋)
56 eqid 2735 . . . . . 6 ( ·𝑠𝑋) = ( ·𝑠𝑋)
57 eqid 2735 . . . . . 6 (Scalar‘𝑋) = (Scalar‘𝑋)
58 eqid 2735 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑋)) = (Base‘(Scalar‘𝑋))
59 eqid 2735 . . . . . 6 (0g‘(Scalar‘𝑋)) = (0g‘(Scalar‘𝑋))
6055, 56, 45, 57, 58, 59islindf 21850 . . . . 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}))))))
6154, 60sylan 580 . . . 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}))))))
62 eqid 2735 . . . . . 6 (Base‘(Scalar‘𝑊)) = (Base‘(Scalar‘𝑊))
63 eqid 2735 . . . . . 6 (0g‘(Scalar‘𝑊)) = (0g‘(Scalar‘𝑊))
648, 35, 44, 27, 62, 63islindf 21850 . . . . 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}))))))
65643ad2antl1 1184 . . . 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}))))))
6652, 61, 653bitr4d 311 . . 3 (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) ∧ 𝐹 ∈ V) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊))
6766ex 412 . 2 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 ∈ V → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊)))
683, 5, 67pm5.21ndd 379 1 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑆𝑈 ∧ ran 𝐹𝑆) → (𝐹 LIndF 𝑋𝐹 LIndF 𝑊))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1537  wcel 2106  wral 3059  Vcvv 3478  cdif 3960  wss 3963  {csn 4631   class class class wbr 5148  dom cdm 5689  ran crn 5690  cima 5692   Fn wfn 6558  wf 6559  cfv 6563  (class class class)co 7431  Basecbs 17245  s cress 17274  Scalarcsca 17301   ·𝑠 cvsca 17302  0gc0g 17486  LModclmod 20875  LSubSpclss 20947  LSpanclspn 20987   LIndF clindf 21842
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-sca 17314  df-vsca 17315  df-0g 17488  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-grp 18967  df-minusg 18968  df-sbg 18969  df-subg 19154  df-mgp 20153  df-ur 20200  df-ring 20253  df-lmod 20877  df-lss 20948  df-lsp 20988  df-lindf 21844
This theorem is referenced by:  lsslinds  21869
  Copyright terms: Public domain W3C validator