Theorem prjspreln0 42604

Description: Two nonzero vectors are equivalent by a nonzero scalar. (Contributed by Steven Nguyen, 31-May-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
prjsprel.1	⊢ ∼ = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑙 ∈ 𝐾 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
prjspertr.b	⊢ 𝐵 = ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)})
prjspertr.s	⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑉)
prjspertr.x	⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑉)
prjspertr.k	⊢ 𝐾 = (Base‘𝑆)
prjspreln0.z	⊢ 0 = (0g‘𝑆)

Assertion

Ref	Expression
prjspreln0	⊢ (𝑉 ∈ LVec → (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦,𝑙,𝑚   𝑥,𝑌,𝑦,𝑙,𝑚   𝑥,𝐾,𝑦,𝑙,𝑚   𝑥, · ,𝑦,𝑙,𝑚   𝑚,𝑉   ∼ ,𝑚   𝐵,𝑚   𝑆,𝑚   0 ,𝑚

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑙)   ∼ (𝑥,𝑦,𝑙)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑙)   𝑉(𝑥,𝑦,𝑙)   0 (𝑥,𝑦,𝑙)

Proof of Theorem prjspreln0

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prjsprel.1	. . 3 ⊢ ∼ = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑙 ∈ 𝐾 𝑥 = (𝑙 · 𝑦))}
2	1	prjsprel 42599	. 2 ⊢ (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
3		simprl 770	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ 𝐾)
4		simplrl 776	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑋 ∈ 𝐵)
5		eldifsni 4757	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 ∈ ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)}) → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
6		prjspertr.b	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 = ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)})
7	5, 6	eleq2s 2847	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
8	4, 7	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
9		simplrr 777	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
10		simpr 484	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑚 = 0 )
11	10	oveq1d 7405	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → (𝑚 · 𝑌) = ( 0 · 𝑌))
12		lveclmod 21020	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → 𝑉 ∈ LMod)
13	12	ad3antrrr 730	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑉 ∈ LMod)
14		difss 4102	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)}) ⊆ (Base‘𝑉)
15	6, 14	eqsstri 3996	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ⊆ (Base‘𝑉)
16		simplrr 777	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) ∧ 𝑚 = 0 )) → 𝑌 ∈ 𝐵)
17	16	anassrs 467	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ 𝐵)
18	15, 17	sselid 3947	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑉))
19		eqid 2730	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (Base‘𝑉) = (Base‘𝑉)
20		prjspertr.s	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝑆 = (Scalar‘𝑉)
21		prjspertr.x	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ · = ( ·𝑠 ‘𝑉)
22		prjspreln0.z	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 0 = (0g‘𝑆)
23		eqid 2730	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (0g‘𝑉) = (0g‘𝑉)
24	19, 20, 21, 22, 23	lmod0vs 20808	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑉 ∈ LMod ∧ 𝑌 ∈ (Base‘𝑉)) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
25	13, 18, 24	syl2anc 584	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
26	9, 11, 25	3eqtrd 2769	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (0g‘𝑉))
27	8, 26	mteqand 3017	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ≠ 0 )
28		nelsn 4633	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ≠ 0 → ¬ 𝑚 ∈ { 0 })
29	27, 28	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → ¬ 𝑚 ∈ { 0 })
30	3, 29	eldifd 3928	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }))
31	30	ex 412	. . . . . 6 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })))
32		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
33	31, 32	jca2 513	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → (𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }) ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))
34	33	reximdv2 3144	. . . 4 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
35		difss 4102	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∖ { 0 }) ⊆ 𝐾
36		ssrexv 4019	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∖ { 0 }) ⊆ 𝐾 → (∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
37	35, 36	mp1i 13	. . . 4 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
38	34, 37	impbid 212	. . 3 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
39	38	pm5.32da 579	. 2 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → (((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))
40	2, 39	bitrid 283	1 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ≠ wne 2926  ∃wrex 3054   ∖ cdif 3914   ⊆ wss 3917  {csn 4592   class class class wbr 5110  {copab 5172  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390  Basecbs 17186  Scalarcsca 17230   ·_𝑠 cvsca 17231  0_gc0g 17409  LModclmod 20773  LVecclvec 21016

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pr 5390

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-dif 3920  df-un 3922  df-ss 3934  df-nul 4300  df-if 4492  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5536  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fv 6522  df-riota 7347  df-ov 7393  df-0g 17411  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-grp 18875  df-ring 20151  df-lmod 20775  df-lvec 21017

This theorem is referenced by:  prjsprellsp  42606