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Theorem lbslsat

Description: A nonzero vector X is a basis of a line spanned by the singleton X . Spans of nonzero singletons are sometimes called "atoms", see df-lsatoms and for example lsatlspsn . (Contributed by Thierry Arnoux, 20-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses lbslsat.v V = Base W
lbslsat.n N = LSpan W
lbslsat.z 0 ˙ = 0 W
lbslsat.y Y = W 𝑠 N X
Assertion lbslsat W LVec X V X 0 ˙ X LBasis Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lbslsat.v V = Base W
2 lbslsat.n N = LSpan W
3 lbslsat.z 0 ˙ = 0 W
4 lbslsat.y Y = W 𝑠 N X
5 lveclmod W LVec W LMod
6 5 adantr W LVec X V W LMod
7 snssi X V X V
8 7 adantl W LVec X V X V
9 eqid LSubSp W = LSubSp W
10 1 9 2 lspcl W LMod X V N X LSubSp W
11 6 8 10 syl2anc W LVec X V N X LSubSp W
12 4 9 lsslvec W LVec N X LSubSp W Y LVec
13 11 12 syldan W LVec X V Y LVec
14 13 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ Y LVec
15 1 2 lspssid W LMod X V X N X
16 6 8 15 syl2anc W LVec X V X N X
17 1 2 lspssv W LMod X V N X V
18 6 8 17 syl2anc W LVec X V N X V
19 4 1 ressbas2 N X V N X = Base Y
20 18 19 syl W LVec X V N X = Base Y
21 16 20 sseqtrd W LVec X V X Base Y
22 21 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ X Base Y
23 6 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ W LMod
24 11 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ N X LSubSp W
25 16 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ X N X
26 eqid LSpan Y = LSpan Y
27 4 2 26 9 lsslsp W LMod N X LSubSp W X N X N X = LSpan Y X
28 23 24 25 27 syl3anc W LVec X V X 0 ˙ N X = LSpan Y X
29 20 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ N X = Base Y
30 28 29 eqtr3d W LVec X V X 0 ˙ LSpan Y X = Base Y
31 difid X X =
32 31 fveq2i LSpan Y X X = LSpan Y
33 32 a1i W LVec X V LSpan Y X X = LSpan Y
34 33 eleq2d W LVec X V X LSpan Y X X X LSpan Y
35 34 biimpa W LVec X V X LSpan Y X X X LSpan Y
36 lveclmod Y LVec Y LMod
37 eqid 0 Y = 0 Y
38 37 26 lsp0 Y LMod LSpan Y = 0 Y
39 13 36 38 3syl W LVec X V LSpan Y = 0 Y
40 39 adantr W LVec X V X LSpan Y X X LSpan Y = 0 Y
41 35 40 eleqtrd W LVec X V X LSpan Y X X X 0 Y
42 elsni X 0 Y X = 0 Y
43 41 42 syl W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 Y
44 lmodgrp W LMod W Grp
45 grpmnd W Grp W Mnd
46 6 44 45 3syl W LVec X V W Mnd
47 3 1 2 0ellsp W LMod X V 0 ˙ N X
48 6 8 47 syl2anc W LVec X V 0 ˙ N X
49 4 1 3 ress0g W Mnd 0 ˙ N X N X V 0 ˙ = 0 Y
50 46 48 18 49 syl3anc W LVec X V 0 ˙ = 0 Y
51 50 adantr W LVec X V X LSpan Y X X 0 ˙ = 0 Y
52 43 51 eqtr4d W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 ˙
53 52 ex W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 ˙
54 53 necon3ad W LVec X V X 0 ˙ ¬ X LSpan Y X X
55 54 3impia W LVec X V X 0 ˙ ¬ X LSpan Y X X
56 id x = X x = X
57 sneq x = X x = X
58 57 difeq2d x = X X x = X X
59 58 fveq2d x = X LSpan Y X x = LSpan Y X X
60 56 59 eleq12d x = X x LSpan Y X x X LSpan Y X X
61 60 notbid x = X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
62 61 ralsng X V x X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
63 62 3ad2ant2 W LVec X V X 0 ˙ x X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
64 55 63 mpbird W LVec X V X 0 ˙ x X ¬ x LSpan Y X x
65 eqid Base Y = Base Y
66 eqid LBasis Y = LBasis Y
67 65 66 26 islbs2 Y LVec X LBasis Y X Base Y LSpan Y X = Base Y x X ¬ x LSpan Y X x
68 67 biimpar Y LVec X Base Y LSpan Y X = Base Y x X ¬ x LSpan Y X x X LBasis Y
69 14 22 30 64 68 syl13anc W LVec X V X 0 ˙ X LBasis Y