Theorem prjspreln0 43369

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 43364	. 2 ⊢ (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
3		simprl 782	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ 𝐾)
4		simplrl 788	. . . . . . . . . . 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 2880	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
8	4, 7	syl 18	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
9		simplrr 789	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
10		simpr 489	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑚 = 0 )
11	10	oveq1d 7427	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → (𝑚 · 𝑌) = ( 0 · 𝑌))
12		lveclmod 21238	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → 𝑉 ∈ LMod)
13	12	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑉 ∈ LMod)
14		difss 4089	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)}) ⊆ (Base‘𝑉)
15	6, 14	eqsstri 3982	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ⊆ (Base‘𝑉)
16		simplrr 789	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) ∧ 𝑚 = 0 )) → 𝑌 ∈ 𝐵)
17	16	anassrs 472	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ 𝐵)
18	15, 17	sselid 3934	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑉))
19		eqid 2762	. . . . . . . . . . . . 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 2762	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (0g‘𝑉) = (0g‘𝑉)
24	19, 20, 21, 22, 23	lmod0vs 21027	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑉 ∈ LMod ∧ 𝑌 ∈ (Base‘𝑉)) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
25	13, 18, 24	syl2anc 595	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
26	9, 11, 25	3eqtrd 2801	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (0g‘𝑉))
27	8, 26	mteqand 3048	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ≠ 0 )
28		nelsn 4631	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑚 ≠ 0 → ¬ 𝑚 ∈ { 0 })
29	27, 28	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → ¬ 𝑚 ∈ { 0 })
30	3, 29	eldifd 3915	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }))
31	30	ex 417	. . . . . 6 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })))
32		simpr 489	. . . . . 6 ⊢ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
33	31, 32	jca2 522	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → (𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }) ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))
34	33	reximdv2 3174	. . . 4 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
35		difss 4089	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∖ { 0 }) ⊆ 𝐾
36		ssrexv 4006	. . . . 5 ⊢ ((𝐾 ∖ { 0 }) ⊆ 𝐾 → (∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
37	35, 36	mp1i 14	. . . 4 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
38	34, 37	impbid 215	. . 3 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌) ↔ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
39	38	pm5.32da 589	. 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 286	1 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1569   ∈ wcel 2142   ≠ wne 2957  ∃wrex 3088   ∖ cdif 3901   ⊆ wss 3904  {csn 4588   class class class wbr 5108  {copab 5172  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412  Basecbs 17275  Scalarcsca 17319   ·_𝑠 cvsca 17320  0_gc0g 17498  LModclmod 20992  LVecclvec 21234

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pr 5403

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-nul 4286  df-if 4487  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4595  df-uni 4872  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-id 5555  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fv 6544  df-riota 7369  df-ov 7415  df-0g 17500  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-grp 19009  df-ring 20323  df-lmod 20994  df-lvec 21235

This theorem is used by:  prjsprellsp  43371