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Theorem ldepspr

Description: If a vector is a scalar multiple of another vector, the (unordered pair containing the) two vectors are linearly dependent. (Contributed by AV, 16-Apr-2019) (Revised by AV, 27-Apr-2019) (Proof shortened by AV, 30-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses snlindsntor.b B = Base M
snlindsntor.r R = Scalar M
snlindsntor.s S = Base R
snlindsntor.0 0 ˙ = 0 R
snlindsntor.z Z = 0 M
snlindsntor.t · ˙ = M
Assertion ldepspr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y linDepS M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 snlindsntor.b B = Base M
2 snlindsntor.r R = Scalar M
3 snlindsntor.s S = Base R
4 snlindsntor.0 0 ˙ = 0 R
5 snlindsntor.z Z = 0 M
6 snlindsntor.t · ˙ = M
7 3simpa X B Y B X Y X B Y B
8 7 ad2antlr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X B Y B
9 fvex 1 R V
10 fvex inv g R A V
11 9 10 pm3.2i 1 R V inv g R A V
12 11 a1i M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R V inv g R A V
13 simp3 X B Y B X Y X Y
14 13 ad2antlr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y
15 fprg X B Y B 1 R V inv g R A V X Y X 1 R Y inv g R A : X Y 1 R inv g R A
16 8 12 14 15 syl3anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A : X Y 1 R inv g R A
17 prfi X Y Fin
18 17 a1i M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y Fin
19 4 fvexi 0 ˙ V
20 19 a1i M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 0 ˙ V
21 16 18 20 fdmfifsupp M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y finSupp 0 ˙ X 1 R Y inv g R A
22 13 anim2i M LMod X B Y B X Y M LMod X Y
23 22 adantr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod X Y
24 eqid 1 R = 1 R
25 2 3 24 lmod1cl M LMod 1 R S
26 simp1 X B Y B X Y X B
27 25 26 anim12ci M LMod X B Y B X Y X B 1 R S
28 27 adantr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X B 1 R S
29 simp2 X B Y B X Y Y B
30 29 ad2antlr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y Y B
31 2 lmodfgrp M LMod R Grp
32 31 adantr M LMod X B Y B X Y R Grp
33 simpl A S X = A · ˙ Y A S
34 eqid inv g R = inv g R
35 3 34 grpinvcl R Grp A S inv g R A S
36 32 33 35 syl2an M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y inv g R A S
37 eqid + M = + M
38 eqid X 1 R Y inv g R A = X 1 R Y inv g R A
39 1 2 3 6 37 38 lincvalpr M LMod X Y X B 1 R S Y B inv g R A S X 1 R Y inv g R A linC M X Y = 1 R · ˙ X + M inv g R A · ˙ Y
40 23 28 30 36 39 syl112anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A linC M X Y = 1 R · ˙ X + M inv g R A · ˙ Y
41 simpll M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod
42 26 ad2antlr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X B
43 33 adantl M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y A S
44 42 30 43 3jca M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X B Y B A S
45 41 44 jca M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod X B Y B A S
46 simprr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X = A · ˙ Y
47 1 2 3 4 5 6 24 34 ldepsprlem M LMod X B Y B A S X = A · ˙ Y 1 R · ˙ X + M inv g R A · ˙ Y = Z
48 45 46 47 sylc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R · ˙ X + M inv g R A · ˙ Y = Z
49 40 48 eqtrd M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A linC M X Y = Z
50 2 lmodring M LMod R Ring
51 eqcom 1 R = 0 R 0 R = 1 R
52 eqid 0 R = 0 R
53 3 52 24 01eq0ring R Ring 0 R = 1 R S = 0 R
54 sneq 0 R = 1 R 0 R = 1 R
55 54 eqeq2d 0 R = 1 R S = 0 R S = 1 R
56 eleq2 S = 1 R A S A 1 R
57 elsni A 1 R A = 1 R
58 oveq1 A = 1 R A · ˙ Y = 1 R · ˙ Y
59 58 eqeq2d A = 1 R X = A · ˙ Y X = 1 R · ˙ Y
60 29 anim1i X B Y B X Y M LMod Y B M LMod
61 60 ancomd X B Y B X Y M LMod M LMod Y B
62 1 2 6 24 lmodvs1 M LMod Y B 1 R · ˙ Y = Y
63 61 62 syl X B Y B X Y M LMod 1 R · ˙ Y = Y
64 63 eqeq2d X B Y B X Y M LMod X = 1 R · ˙ Y X = Y
65 eqneqall X = Y X Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
66 65 com12 X Y X = Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
67 66 3ad2ant3 X B Y B X Y X = Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
68 67 adantr X B Y B X Y M LMod X = Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
69 64 68 sylbid X B Y B X Y M LMod X = 1 R · ˙ Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
70 69 ex X B Y B X Y M LMod X = 1 R · ˙ Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
71 70 com3r X = 1 R · ˙ Y X B Y B X Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
72 59 71 syl6bi A = 1 R X = A · ˙ Y X B Y B X Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
73 57 72 syl A 1 R X = A · ˙ Y X B Y B X Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
74 56 73 syl6bi S = 1 R A S X = A · ˙ Y X B Y B X Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
75 74 impd S = 1 R A S X = A · ˙ Y X B Y B X Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
76 75 com23 S = 1 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
77 55 76 syl6bi 0 R = 1 R S = 0 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
78 77 adantl R Ring 0 R = 1 R S = 0 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
79 53 78 mpd R Ring 0 R = 1 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
80 79 ex R Ring 0 R = 1 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
81 51 80 syl5bi R Ring 1 R = 0 R X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y M LMod ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
82 81 com25 R Ring M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R = 0 R ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
83 50 82 mpcom M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R = 0 R ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
84 83 imp31 M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R = 0 R ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
85 orc ¬ 1 R = 0 R ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
86 84 85 pm2.61d1 M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
87 4 eqeq2i 1 R = 0 ˙ 1 R = 0 R
88 87 necon3abii 1 R 0 ˙ ¬ 1 R = 0 R
89 88 orbi1i 1 R 0 ˙ inv g R A 0 ˙ ¬ 1 R = 0 R inv g R A 0 ˙
90 86 89 sylibr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R 0 ˙ inv g R A 0 ˙
91 fvexd M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R V
92 fvpr1g X B 1 R V X Y X 1 R Y inv g R A X = 1 R
93 42 91 14 92 syl3anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A X = 1 R
94 93 neeq1d M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A X 0 ˙ 1 R 0 ˙
95 fvexd M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y inv g R A V
96 fvpr2g Y B inv g R A V X Y X 1 R Y inv g R A Y = inv g R A
97 30 95 14 96 syl3anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A Y = inv g R A
98 97 neeq1d M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙ inv g R A 0 ˙
99 94 98 orbi12d M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A X 0 ˙ X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙ 1 R 0 ˙ inv g R A 0 ˙
100 90 99 mpbird M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A X 0 ˙ X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙
101 fveq2 v = X X 1 R Y inv g R A v = X 1 R Y inv g R A X
102 101 neeq1d v = X X 1 R Y inv g R A v 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 0 ˙
103 fveq2 v = Y X 1 R Y inv g R A v = X 1 R Y inv g R A Y
104 103 neeq1d v = Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙ X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙
105 102 104 rexprg X B Y B v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 0 ˙ X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙
106 8 105 syl M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 0 ˙ X 1 R Y inv g R A Y 0 ˙
107 100 106 mpbird M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙
108 25 adantr M LMod X B Y B X Y 1 R S
109 108 adantr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y 1 R S
110 3 fvexi S V
111 14 110 jctir M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y S V
112 38 mapprop X B 1 R S Y B inv g R A S X Y S V X 1 R Y inv g R A S X Y
113 42 109 30 36 111 112 syl221anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X 1 R Y inv g R A S X Y
114 breq1 f = X 1 R Y inv g R A finSupp 0 ˙ f finSupp 0 ˙ X 1 R Y inv g R A
115 oveq1 f = X 1 R Y inv g R A f linC M X Y = X 1 R Y inv g R A linC M X Y
116 115 eqeq1d f = X 1 R Y inv g R A f linC M X Y = Z X 1 R Y inv g R A linC M X Y = Z
117 fveq1 f = X 1 R Y inv g R A f v = X 1 R Y inv g R A v
118 117 neeq1d f = X 1 R Y inv g R A f v 0 ˙ X 1 R Y inv g R A v 0 ˙
119 118 rexbidv f = X 1 R Y inv g R A v X Y f v 0 ˙ v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙
120 114 116 119 3anbi123d f = X 1 R Y inv g R A finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙ finSupp 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 1 R Y inv g R A linC M X Y = Z v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙
121 120 adantl M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y f = X 1 R Y inv g R A finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙ finSupp 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 1 R Y inv g R A linC M X Y = Z v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙
122 113 121 rspcedv M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y finSupp 0 ˙ X 1 R Y inv g R A X 1 R Y inv g R A linC M X Y = Z v X Y X 1 R Y inv g R A v 0 ˙ f S X Y finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙
123 21 49 107 122 mp3and M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y f S X Y finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙
124 prelpwi X B Y B X Y 𝒫 B
125 124 3adant3 X B Y B X Y X Y 𝒫 B
126 125 ad2antlr M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y 𝒫 B
127 1 5 2 3 4 islindeps M LMod X Y 𝒫 B X Y linDepS M f S X Y finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙
128 41 126 127 syl2anc M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y linDepS M f S X Y finSupp 0 ˙ f f linC M X Y = Z v X Y f v 0 ˙
129 123 128 mpbird M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y linDepS M
130 129 ex M LMod X B Y B X Y A S X = A · ˙ Y X Y linDepS M