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Theorem lindslinindsimp1

Description: Implication 1 for lindslininds . (Contributed by AV, 25-Apr-2019) (Revised by AV, 30-Jul-2019) (Proof shortened by II, 16-Feb-2023)

Ref Expression
Hypotheses lindslinind.r R = Scalar M
lindslinind.b B = Base R
lindslinind.0 0 ˙ = 0 R
lindslinind.z Z = 0 M
Assertion lindslinindsimp1 S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S Base M s S y B 0 ˙ ¬ y M s LSpan M S s

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lindslinind.r R = Scalar M
2 lindslinind.b B = Base R
3 lindslinind.0 0 ˙ = 0 R
4 lindslinind.z Z = 0 M
5 elpwi S 𝒫 Base M S Base M
6 5 ad2antrl S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S Base M
7 simpr S V M LMod M LMod
8 7 anim2i S 𝒫 Base M S V M LMod S 𝒫 Base M M LMod
9 8 ancomd S 𝒫 Base M S V M LMod M LMod S 𝒫 Base M
10 9 ad2antrr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s M LMod S 𝒫 Base M
11 eldifi y B 0 ˙ y B
12 11 adantl s S y B 0 ˙ y B
13 12 adantl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ y B
14 13 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s y B
15 simprl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ s S
16 15 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s s S
17 simprl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s g B S s
18 14 16 17 3jca S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s y B s S g B S s
19 simprrl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s finSupp 0 ˙ g
20 eqid Base M = Base M
21 eqid inv g R = inv g R
22 eqid z S if z = s inv g R y g z = z S if z = s inv g R y g z
23 20 1 2 3 4 21 22 lincext2 M LMod S 𝒫 Base M y B s S g B S s finSupp 0 ˙ g finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z
24 10 18 19 23 syl3anc S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z
25 8 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ S 𝒫 Base M M LMod
26 25 ancomd S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ M LMod S 𝒫 Base M
27 26 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s M LMod S 𝒫 Base M
28 20 1 2 3 4 21 22 lincext1 M LMod S 𝒫 Base M y B s S g B S s z S if z = s inv g R y g z B S
29 27 18 28 syl2anc S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z B S
30 breq1 f = z S if z = s inv g R y g z finSupp 0 ˙ f finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z
31 oveq1 f = z S if z = s inv g R y g z f linC M S = z S if z = s inv g R y g z linC M S
32 31 eqeq1d f = z S if z = s inv g R y g z f linC M S = Z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z
33 30 32 anbi12d f = z S if z = s inv g R y g z finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z
34 fveq1 f = z S if z = s inv g R y g z f x = z S if z = s inv g R y g z x
35 34 eqeq1d f = z S if z = s inv g R y g z f x = 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
36 35 ralbidv f = z S if z = s inv g R y g z x S f x = 0 ˙ x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
37 33 36 imbi12d f = z S if z = s inv g R y g z finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
38 37 rspcv z S if z = s inv g R y g z B S f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
39 29 38 syl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
40 39 exp4a S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ finSupp 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
41 24 40 mpid S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙
42 simprr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
43 20 1 2 3 4 21 22 lincext3 M LMod S 𝒫 Base M y B s S g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z
44 10 18 42 43 syl3anc S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z
45 fveqeq2 x = s z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z s = 0 ˙
46 45 rspcv s S x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z s = 0 ˙
47 16 46 syl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z s = 0 ˙
48 eqidd S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z = z S if z = s inv g R y g z
49 iftrue z = s if z = s inv g R y g z = inv g R y
50 49 adantl S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ z = s if z = s inv g R y g z = inv g R y
51 fvexd S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ inv g R y V
52 48 50 15 51 fvmptd S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ z S if z = s inv g R y g z s = inv g R y
53 52 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z s = inv g R y
54 53 eqeq1d S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z s = 0 ˙ inv g R y = 0 ˙
55 1 lmodfgrp M LMod R Grp
56 2 3 21 grpinvnzcl R Grp y B 0 ˙ inv g R y B 0 ˙
57 eldif inv g R y B 0 ˙ inv g R y B ¬ inv g R y 0 ˙
58 fvex inv g R y V
59 58 elsn inv g R y 0 ˙ inv g R y = 0 ˙
60 pm2.21 ¬ inv g R y = 0 ˙ inv g R y = 0 ˙ S V s S S 𝒫 Base M ¬ y M s = g linC M S s
61 60 com25 ¬ inv g R y = 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
62 59 61 sylnbi ¬ inv g R y 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
63 57 62 simplbiim inv g R y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
64 56 63 syl R Grp y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
65 64 ex R Grp y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
66 55 65 syl M LMod y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
67 66 com24 M LMod S V S 𝒫 Base M y B 0 ˙ s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
68 67 impcom S V M LMod S 𝒫 Base M y B 0 ˙ s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
69 68 impcom S 𝒫 Base M S V M LMod y B 0 ˙ s S inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
70 69 com13 s S y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V M LMod inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
71 70 imp s S y B 0 ˙ S 𝒫 Base M S V M LMod inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
72 71 impcom S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
73 72 adantr S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s inv g R y = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
74 54 73 sylbid S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z s = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
75 47 74 syld S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
76 44 75 embantd S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s z S if z = s inv g R y g z linC M S = Z x S z S if z = s inv g R y g z x = 0 ˙ ¬ y M s = g linC M S s
77 41 76 syldc f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
78 77 exp5j f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S 𝒫 Base M S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
79 78 impcom S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S V M LMod s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
80 79 impcom S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
81 80 imp S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
82 81 expdimp S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
83 82 expd S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
84 83 impcom finSupp 0 ˙ g S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s y M s = g linC M S s ¬ y M s = g linC M S s
85 84 pm2.01d finSupp 0 ˙ g S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s ¬ y M s = g linC M S s
86 85 olcd finSupp 0 ˙ g S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
87 animorl ¬ finSupp 0 ˙ g S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
88 86 87 pm2.61ian S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
89 88 ralrimiva S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
90 ralnex g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
91 ianor ¬ finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
92 91 ralbii g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
93 90 92 bitr3i ¬ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s g B S s ¬ finSupp 0 ˙ g ¬ y M s = g linC M S s
94 89 93 sylibr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ ¬ g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
95 94 intnand S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ ¬ y M s Base M g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
96 7 ad2antrr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ M LMod
97 difexg S V S s V
98 97 ad2antrr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S s V
99 5 ssdifssd S 𝒫 Base M S s Base M
100 99 ad2antrl S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S s Base M
101 98 100 elpwd S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S s 𝒫 Base M
102 101 adantr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ S s 𝒫 Base M
103 20 lspeqlco M LMod S s 𝒫 Base M M LinCo S s = LSpan M S s
104 103 eleq2d M LMod S s 𝒫 Base M y M s M LinCo S s y M s LSpan M S s
105 104 bicomd M LMod S s 𝒫 Base M y M s LSpan M S s y M s M LinCo S s
106 96 102 105 syl2anc S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ y M s LSpan M S s y M s M LinCo S s
107 7 adantr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ M LMod
108 difexg S 𝒫 Base M S s V
109 108 99 elpwd S 𝒫 Base M S s 𝒫 Base M
110 109 ad2antrl S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S s 𝒫 Base M
111 107 110 jca S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ M LMod S s 𝒫 Base M
112 111 adantr S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ M LMod S s 𝒫 Base M
113 20 1 2 lcoval M LMod S s 𝒫 Base M y M s M LinCo S s y M s Base M g B S s finSupp 0 R g y M s = g linC M S s
114 3 eqcomi 0 R = 0 ˙
115 114 breq2i finSupp 0 R g finSupp 0 ˙ g
116 115 anbi1i finSupp 0 R g y M s = g linC M S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
117 116 rexbii g B S s finSupp 0 R g y M s = g linC M S s g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
118 117 anbi2i y M s Base M g B S s finSupp 0 R g y M s = g linC M S s y M s Base M g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
119 113 118 bitrdi M LMod S s 𝒫 Base M y M s M LinCo S s y M s Base M g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
120 112 119 syl S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ y M s M LinCo S s y M s Base M g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
121 106 120 bitrd S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ y M s LSpan M S s y M s Base M g B S s finSupp 0 ˙ g y M s = g linC M S s
122 95 121 mtbird S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ ¬ y M s LSpan M S s
123 122 ralrimivva S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ s S y B 0 ˙ ¬ y M s LSpan M S s
124 6 123 jca S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S Base M s S y B 0 ˙ ¬ y M s LSpan M S s
125 124 ex S V M LMod S 𝒫 Base M f B S finSupp 0 ˙ f f linC M S = Z x S f x = 0 ˙ S Base M s S y B 0 ˙ ¬ y M s LSpan M S s