Metamath Proof Explorer


Theorem islindf4

Description: A family is independent iff it has no nontrivial representations of zero. (Contributed by Stefan O'Rear, 28-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses islindf4.b B=BaseW
islindf4.r R=ScalarW
islindf4.t ·˙=W
islindf4.z 0˙=0W
islindf4.y Y=0R
islindf4.l L=BaseRfreeLModI
Assertion islindf4 WLModIXF:IBFLIndFWxLWx·˙fF=0˙x=I×Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 islindf4.b B=BaseW
2 islindf4.r R=ScalarW
3 islindf4.t ·˙=W
4 islindf4.z 0˙=0W
5 islindf4.y Y=0R
6 islindf4.l L=BaseRfreeLModI
7 raldifsni lBaseRY¬invgRl·˙FjLSpanWFIjlBaseRinvgRl·˙FjLSpanWFIjl=Y
8 simpll1 WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWLMod
9 simprll WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYylBaseR
10 ffvelcdm F:IBjIFjB
11 10 3ad2antl3 WLModIXF:IBjIFjB
12 11 adantr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyFjB
13 eqid invgW=invgW
14 eqid invgR=invgR
15 eqid BaseR=BaseR
16 1 2 3 13 14 15 lmodvsinv WLModlBaseRFjBinvgRl·˙Fj=invgWl·˙Fj
17 8 9 12 16 syl3anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=invgWl·˙Fj
18 17 eqeq1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjinvgWl·˙Fj=Wy·˙fFIj
19 lmodgrp WLModWGrp
20 8 19 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWGrp
21 1 2 3 15 lmodvscl WLModlBaseRFjBl·˙FjB
22 8 9 12 21 syl3anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyl·˙FjB
23 lmodcmn WLModWCMnd
24 8 23 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWCMnd
25 simpll2 WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyIX
26 difexg IXIjV
27 25 26 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyIjV
28 simprlr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyBaseRIj
29 elmapi yBaseRIjy:IjBaseR
30 28 29 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyy:IjBaseR
31 simpll3 WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyF:IB
32 difss IjI
33 fssres F:IBIjIFIj:IjB
34 31 32 33 sylancl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyFIj:IjB
35 2 15 3 1 8 30 34 27 lcomf WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyy·˙fFIj:IjB
36 simprr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSuppYy
37 2 15 3 1 8 30 34 27 4 5 36 lcomfsupp WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSupp0˙y·˙fFIj
38 1 4 24 27 35 37 gsumcl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWy·˙fFIjB
39 eqid +W=+W
40 1 39 4 13 grpinvid2 WGrpl·˙FjBWy·˙fFIjBinvgWl·˙Fj=Wy·˙fFIjWy·˙fFIj+Wl·˙Fj=0˙
41 20 22 38 40 syl3anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgWl·˙Fj=Wy·˙fFIjWy·˙fFIj+Wl·˙Fj=0˙
42 simplr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjI
43 fsnunf2 y:IjBaseRjIlBaseRyjl:IBaseR
44 30 42 9 43 syl3anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl:IBaseR
45 2 15 3 1 8 44 31 25 lcomf WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fF:IB
46 simpr WLModIXF:IBjIjI
47 simpl lBaseRyBaseRIjlBaseR
48 46 47 anim12i WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjjIlBaseR
49 elmapfun yBaseRIjFuny
50 fdm y:IjBaseRdomy=Ij
51 neldifsnd domy=Ij¬jIj
52 df-nel jdomy¬jdomy
53 eleq2 domy=IjjdomyjIj
54 53 notbid domy=Ij¬jdomy¬jIj
55 52 54 bitrid domy=Ijjdomy¬jIj
56 51 55 mpbird domy=Ijjdomy
57 29 50 56 3syl yBaseRIjjdomy
58 49 57 jca yBaseRIjFunyjdomy
59 58 adantl lBaseRyBaseRIjFunyjdomy
60 59 adantl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjFunyjdomy
61 48 60 jca WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjjIlBaseRFunyjdomy
62 funsnfsupp jIlBaseRFunyjdomyfinSuppYyjlfinSuppYy
63 62 bicomd jIlBaseRFunyjdomyfinSuppYyfinSuppYyjl
64 61 63 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSuppYyjl
65 64 biimpd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSuppYyjl
66 65 impr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSuppYyjl
67 2 15 3 1 8 44 31 25 4 5 66 lcomfsupp WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyfinSupp0˙yjl·˙fF
68 disjdifr Ijj=
69 68 a1i WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyIjj=
70 difsnid jIIjj=I
71 70 eqcomd jII=Ijj
72 42 71 syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyI=Ijj
73 1 4 39 24 25 45 67 69 72 gsumsplit WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWyjl·˙fF=Wyjl·˙fFIj+WWyjl·˙fFj
74 vex yV
75 snex jlV
76 74 75 unex yjlV
77 simpl3 WLModIXF:IBjIF:IB
78 simpl2 WLModIXF:IBjIIX
79 77 78 fexd WLModIXF:IBjIFV
80 79 adantr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyFV
81 offres yjlVFVyjl·˙fFIj=yjlIj·˙fFIj
82 76 80 81 sylancr WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFIj=yjlIj·˙fFIj
83 30 ffnd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyFnIj
84 neldifsn ¬jIj
85 fsnunres yFnIj¬jIjyjlIj=y
86 83 84 85 sylancl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjlIj=y
87 86 oveq1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjlIj·˙fFIj=y·˙fFIj
88 82 87 eqtrd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFIj=y·˙fFIj
89 88 oveq2d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWyjl·˙fFIj=Wy·˙fFIj
90 45 ffnd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFFnI
91 fnressn yjl·˙fFFnIjIyjl·˙fFj=jyjl·˙fFj
92 90 42 91 syl2anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFj=jyjl·˙fFj
93 44 ffnd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjlFnI
94 31 ffnd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyFFnI
95 fnfvof yjlFnIFFnIIXjIyjl·˙fFj=yjlj·˙Fj
96 93 94 25 42 95 syl22anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFj=yjlj·˙Fj
97 fndm yFnIjdomy=Ij
98 97 eleq2d yFnIjjdomyjIj
99 84 98 mtbiri yFnIj¬jdomy
100 vex jV
101 vex lV
102 fsnunfv jVlV¬jdomyyjlj=l
103 100 101 102 mp3an12 ¬jdomyyjlj=l
104 83 99 103 3syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjlj=l
105 104 oveq1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjlj·˙Fj=l·˙Fj
106 96 105 eqtrd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFj=l·˙Fj
107 106 opeq2d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjyjl·˙fFj=jl·˙Fj
108 107 sneqd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjyjl·˙fFj=jl·˙Fj
109 ovex l·˙FjV
110 fmptsn jVl·˙FjVjl·˙Fj=xjl·˙Fj
111 100 109 110 mp2an jl·˙Fj=xjl·˙Fj
112 111 a1i WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjl·˙Fj=xjl·˙Fj
113 92 108 112 3eqtrd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyyjl·˙fFj=xjl·˙Fj
114 113 oveq2d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWyjl·˙fFj=Wxjl·˙Fj
115 cmnmnd WCMndWMnd
116 8 23 115 3syl WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWMnd
117 100 a1i WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjV
118 eqidd x=jl·˙Fj=l·˙Fj
119 1 118 gsumsn WMndjVl·˙FjBWxjl·˙Fj=l·˙Fj
120 116 117 22 119 syl3anc WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWxjl·˙Fj=l·˙Fj
121 114 120 eqtrd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWyjl·˙fFj=l·˙Fj
122 89 121 oveq12d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWyjl·˙fFIj+WWyjl·˙fFj=Wy·˙fFIj+Wl·˙Fj
123 73 122 eqtr2d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWy·˙fFIj+Wl·˙Fj=Wyjl·˙fF
124 123 eqeq1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyWy·˙fFIj+Wl·˙Fj=0˙Wyjl·˙fF=0˙
125 18 41 124 3bitrd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjWyjl·˙fF=0˙
126 104 eqcomd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyl=yjlj
127 126 eqeq1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyl=Yyjlj=Y
128 125 127 imbi12d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
129 128 anassrs WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
130 129 pm5.74da WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YfinSuppYyWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
131 impexp finSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
132 131 a1i WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
133 64 bicomd WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjlfinSuppYy
134 133 imbi1d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=YfinSuppYyWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
135 130 132 134 3bitr4d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
136 135 2ralbidva WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
137 breq1 x=yjlfinSuppYxfinSuppYyjl
138 oveq1 x=yjlx·˙fF=yjl·˙fF
139 138 oveq2d x=yjlWx·˙fF=Wyjl·˙fF
140 139 eqeq1d x=yjlWx·˙fF=0˙Wyjl·˙fF=0˙
141 fveq1 x=yjlxj=yjlj
142 141 eqeq1d x=yjlxj=Yyjlj=Y
143 140 142 imbi12d x=yjlWx·˙fF=0˙xj=YWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
144 137 143 imbi12d x=yjlfinSuppYxWx·˙fF=0˙xj=YfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
145 144 ralxpmap jIxBaseRIfinSuppYxWx·˙fF=0˙xj=YlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
146 145 adantl WLModIXF:IBjIxBaseRIfinSuppYxWx·˙fF=0˙xj=YlBaseRyBaseRIjfinSuppYyjlWyjl·˙fF=0˙yjlj=Y
147 136 146 bitr4d WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YxBaseRIfinSuppYxWx·˙fF=0˙xj=Y
148 breq1 z=xfinSuppYzfinSuppYx
149 148 ralrab xzBaseRI|finSuppYzWx·˙fF=0˙xj=YxBaseRIfinSuppYxWx·˙fF=0˙xj=Y
150 147 149 bitr4di WLModIXF:IBjIlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YxzBaseRI|finSuppYzWx·˙fF=0˙xj=Y
151 resima FIjIj=FIj
152 151 eqcomi FIj=FIjIj
153 152 fveq2i LSpanWFIj=LSpanWFIjIj
154 153 eleq2i invgRl·˙FjLSpanWFIjinvgRl·˙FjLSpanWFIjIj
155 eqid LSpanW=LSpanW
156 77 32 33 sylancl WLModIXF:IBjIFIj:IjB
157 simpl1 WLModIXF:IBjIWLMod
158 26 3ad2ant2 WLModIXF:IBIjV
159 158 adantr WLModIXF:IBjIIjV
160 155 1 15 2 5 3 156 157 159 ellspd WLModIXF:IBjIinvgRl·˙FjLSpanWFIjIjyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIj
161 154 160 bitrid WLModIXF:IBjIinvgRl·˙FjLSpanWFIjyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIj
162 161 imbi1d WLModIXF:IBjIinvgRl·˙FjLSpanWFIjl=YyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
163 r19.23v yBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=YyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
164 162 163 bitr4di WLModIXF:IBjIinvgRl·˙FjLSpanWFIjl=YyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
165 164 ralbidv WLModIXF:IBjIlBaseRinvgRl·˙FjLSpanWFIjl=YlBaseRyBaseRIjfinSuppYyinvgRl·˙Fj=Wy·˙fFIjl=Y
166 2 fvexi RV
167 eqid RfreeLModI=RfreeLModI
168 eqid zBaseRI|finSuppYz=zBaseRI|finSuppYz
169 167 15 5 168 frlmbas RVIXzBaseRI|finSuppYz=BaseRfreeLModI
170 166 169 mpan IXzBaseRI|finSuppYz=BaseRfreeLModI
171 170 3ad2ant2 WLModIXF:IBzBaseRI|finSuppYz=BaseRfreeLModI
172 171 adantr WLModIXF:IBjIzBaseRI|finSuppYz=BaseRfreeLModI
173 6 172 eqtr4id WLModIXF:IBjIL=zBaseRI|finSuppYz
174 173 raleqdv WLModIXF:IBjIxLWx·˙fF=0˙xj=YxzBaseRI|finSuppYzWx·˙fF=0˙xj=Y
175 150 165 174 3bitr4d WLModIXF:IBjIlBaseRinvgRl·˙FjLSpanWFIjl=YxLWx·˙fF=0˙xj=Y
176 7 175 bitrid WLModIXF:IBjIlBaseRY¬invgRl·˙FjLSpanWFIjxLWx·˙fF=0˙xj=Y
177 2 lmodfgrp WLModRGrp
178 15 5 14 grpinvnzcl RGrplBaseRYinvgRlBaseRY
179 177 178 sylan WLModlBaseRYinvgRlBaseRY
180 15 5 14 grpinvnzcl RGrpkBaseRYinvgRkBaseRY
181 177 180 sylan WLModkBaseRYinvgRkBaseRY
182 eldifi kBaseRYkBaseR
183 15 14 grpinvinv RGrpkBaseRinvgRinvgRk=k
184 177 182 183 syl2an WLModkBaseRYinvgRinvgRk=k
185 184 eqcomd WLModkBaseRYk=invgRinvgRk
186 fveq2 l=invgRkinvgRl=invgRinvgRk
187 186 rspceeqv invgRkBaseRYk=invgRinvgRklBaseRYk=invgRl
188 181 185 187 syl2anc WLModkBaseRYlBaseRYk=invgRl
189 oveq1 k=invgRlk·˙Fj=invgRl·˙Fj
190 189 eleq1d k=invgRlk·˙FjLSpanWFIjinvgRl·˙FjLSpanWFIj
191 190 notbid k=invgRl¬k·˙FjLSpanWFIj¬invgRl·˙FjLSpanWFIj
192 191 adantl WLModk=invgRl¬k·˙FjLSpanWFIj¬invgRl·˙FjLSpanWFIj
193 179 188 192 ralxfrd WLModkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIjlBaseRY¬invgRl·˙FjLSpanWFIj
194 193 3ad2ant1 WLModIXF:IBkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIjlBaseRY¬invgRl·˙FjLSpanWFIj
195 194 adantr WLModIXF:IBjIkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIjlBaseRY¬invgRl·˙FjLSpanWFIj
196 simplr WLModIXF:IBjIxLjI
197 5 fvexi YV
198 197 fvconst2 jII×Yj=Y
199 196 198 syl WLModIXF:IBjIxLI×Yj=Y
200 199 eqeq2d WLModIXF:IBjIxLxj=I×Yjxj=Y
201 200 imbi2d WLModIXF:IBjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×YjWx·˙fF=0˙xj=Y
202 201 ralbidva WLModIXF:IBjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×YjxLWx·˙fF=0˙xj=Y
203 176 195 202 3bitr4d WLModIXF:IBjIkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIjxLWx·˙fF=0˙xj=I×Yj
204 203 ralbidva WLModIXF:IBjIkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIjjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×Yj
205 1 3 155 2 15 5 islindf2 WLModIXF:IBFLIndFWjIkBaseRY¬k·˙FjLSpanWFIj
206 167 15 6 frlmbasf IXxLx:IBaseR
207 206 3ad2antl2 WLModIXF:IBxLx:IBaseR
208 207 ffnd WLModIXF:IBxLxFnI
209 fnconstg YVI×YFnI
210 197 209 ax-mp I×YFnI
211 eqfnfv xFnII×YFnIx=I×YjIxj=I×Yj
212 208 210 211 sylancl WLModIXF:IBxLx=I×YjIxj=I×Yj
213 212 imbi2d WLModIXF:IBxLWx·˙fF=0˙x=I×YWx·˙fF=0˙jIxj=I×Yj
214 213 ralbidva WLModIXF:IBxLWx·˙fF=0˙x=I×YxLWx·˙fF=0˙jIxj=I×Yj
215 r19.21v jIWx·˙fF=0˙xj=I×YjWx·˙fF=0˙jIxj=I×Yj
216 215 ralbii xLjIWx·˙fF=0˙xj=I×YjxLWx·˙fF=0˙jIxj=I×Yj
217 ralcom xLjIWx·˙fF=0˙xj=I×YjjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×Yj
218 216 217 bitr3i xLWx·˙fF=0˙jIxj=I×YjjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×Yj
219 214 218 bitrdi WLModIXF:IBxLWx·˙fF=0˙x=I×YjIxLWx·˙fF=0˙xj=I×Yj
220 204 205 219 3bitr4d WLModIXF:IBFLIndFWxLWx·˙fF=0˙x=I×Y