Theorem prjspreln0 43599

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 43594	. 2 ⊢ (𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ((𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵) ∧ ∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
3		simprl 783	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ 𝐾)
4		simplrl 789	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑋 ∈ 𝐵)
5		eldifsni 4753	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑋 ∈ ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)}) → 𝑋 ≠ (0g‘𝑉))
6		prjspertr.b	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 = ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)})
7	5, 6	eleq2s 2879	. . . . . . . . . . 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 790	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
10		simpr 490	. . . . . . . . . . . 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 21361	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑉 ∈ LVec → 𝑉 ∈ LMod)
13	12	ad3antrrr 743	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑉 ∈ LMod)
14		difss 4083	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((Base‘𝑉) ∖ {(0g‘𝑉)}) ⊆ (Base‘𝑉)
15	6, 14	eqsstri 3977	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ 𝐵 ⊆ (Base‘𝑉)
16		simplrr 790	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) ∧ 𝑚 = 0 )) → 𝑌 ∈ 𝐵)
17	16	anassrs 473	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ 𝐵)
18	15, 17	sselid 3929	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑌 ∈ (Base‘𝑉))
19		eqid 2761	. . . . . . . . . . . . 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 2761	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (0g‘𝑉) = (0g‘𝑉)
24	19, 20, 21, 22, 23	lmod0vs 21150	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑉 ∈ LMod ∧ 𝑌 ∈ (Base‘𝑉)) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
25	13, 18, 24	syl2anc 596	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → ( 0 · 𝑌) = (0g‘𝑉))
26	9, 11, 25	3eqtrd 2800	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) ∧ 𝑚 = 0 ) → 𝑋 = (0g‘𝑉))
27	8, 26	mteqand 3047	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ≠ 0 )
28		nelsn 4627	. . . . . . . . 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 3910	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) ∧ (𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }))
31	30	ex 418	. . . . . 6 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })))
32		simpr 490	. . . . . 6 ⊢ ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))
33	31, 32	jca2 523	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌)) → (𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 }) ∧ 𝑋 = (𝑚 · 𝑌))))
34	33	reximdv2 3173	. . . 4 ⊢ ((𝑉 ∈ LVec ∧ (𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵)) → (∃𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = (𝑚 · 𝑌) → ∃𝑚 ∈ (𝐾 ∖ { 0 })𝑋 = (𝑚 · 𝑌)))
35		difss 4083	. . . . 5 ⊢ (𝐾 ∖ { 0 }) ⊆ 𝐾
36		ssrexv 4001	. . . . 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 590	. 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 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∃wrex 3087   ∖ cdif 3896   ⊆ wss 3899  {csn 4584   class class class wbr 5103  {copab 5167  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  Basecbs 17367  Scalarcsca 17411   ·_𝑠 cvsca 17412  0_gc0g 17590  LModclmod 21115  LVecclvec 21357

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pr 5391

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-0g 17592  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-grp 19127  df-ring 20441  df-lmod 21117  df-lvec 21358

This theorem is used by:  prjsprellsp  43601