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Theorem lindssn

Description: Any singleton of a nonzero element is an independent set. (Contributed by Thierry Arnoux, 5-Aug-2023)

Ref Expression
Hypotheses lindssn.1 ⊢ B = Base W
lindssn.2 ⊢ 0 ˙ = 0 W
Assertion lindssn ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → X ∈ LIndS ⁡ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lindssn.1 ⊢ B = Base W
2 lindssn.2 ⊢ 0 ˙ = 0 W
3 simp1 ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → W ∈ LVec
4 snssi ⊢ X ∈ B → X ⊆ B
5 4 3ad2ant2 ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → X ⊆ B
6 simpr ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W
7 eldifsni ⊢ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ≠ 0 Scalar ⁡ W
8 6 7 syl ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ≠ 0 Scalar ⁡ W
9 8 neneqd ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ y = 0 Scalar ⁡ W
10 simpl3 ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → X ≠ 0 ˙
11 10 neneqd ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ X = 0 ˙
12 ioran ⊢ ¬ y = 0 Scalar ⁡ W ∨ X = 0 ˙ ↔ ¬ y = 0 Scalar ⁡ W ∧ ¬ X = 0 ˙
13 9 11 12 sylanbrc ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ y = 0 Scalar ⁡ W ∨ X = 0 ˙
14 eqid ⊢ ⋅ W = ⋅ W
15 eqid ⊢ Scalar ⁡ W = Scalar ⁡ W
16 eqid ⊢ Base Scalar ⁡ W = Base Scalar ⁡ W
17 eqid ⊢ 0 Scalar ⁡ W = 0 Scalar ⁡ W
18 3 adantr ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → W ∈ LVec
19 6 eldifad ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ∈ Base Scalar ⁡ W
20 simpl2 ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → X ∈ B
21 1 14 15 16 17 2 18 19 20 lvecvs0or ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ⋅ W X = 0 ˙ ↔ y = 0 Scalar ⁡ W ∨ X = 0 ˙
22 21 necon3abid ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ⋅ W X ≠ 0 ˙ ↔ ¬ y = 0 Scalar ⁡ W ∨ X = 0 ˙
23 13 22 mpbird ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ⋅ W X ≠ 0 ˙
24 nelsn ⊢ y ⋅ W X ≠ 0 ˙ → ¬ y ⋅ W X ∈ 0 ˙
25 23 24 syl ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ y ⋅ W X ∈ 0 ˙
26 difid ⊢ X ∖ X = ∅
27 26 a1i ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → X ∖ X = ∅
28 27 fveq2d ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X = LSpan ⁡ W ⁡ ∅
29 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
30 eqid ⊢ LSpan ⁡ W = LSpan ⁡ W
31 2 30 lsp0 ⊢ W ∈ LMod → LSpan ⁡ W ⁡ ∅ = 0 ˙
32 3 29 31 3syl ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → LSpan ⁡ W ⁡ ∅ = 0 ˙
33 32 adantr ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → LSpan ⁡ W ⁡ ∅ = 0 ˙
34 28 33 eqtrd ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X = 0 ˙
35 25 34 neleqtrrd ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
36 35 ralrimiva ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
37 oveq2 ⊢ x = X → y ⋅ W x = y ⋅ W X
38 sneq ⊢ x = X → x = X
39 38 difeq2d ⊢ x = X → X ∖ x = X ∖ X
40 39 fveq2d ⊢ x = X → LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x = LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
41 37 40 eleq12d ⊢ x = X → y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x ↔ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
42 41 notbid ⊢ x = X → ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x ↔ ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
43 42 ralbidv ⊢ x = X → ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x ↔ ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
44 43 ralsng ⊢ X ∈ B → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x ↔ ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
45 44 3ad2ant2 ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x ↔ ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W X ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ X
46 36 45 mpbird ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x
47 1 14 30 15 16 17 islinds2 ⊢ W ∈ LVec → X ∈ LIndS ⁡ W ↔ X ⊆ B ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x
48 47 biimpar ⊢ W ∈ LVec ∧ X ⊆ B ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ y ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ X ∖ x → X ∈ LIndS ⁡ W
49 3 5 46 48 syl12anc ⊢ W ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ X ≠ 0 ˙ → X ∈ LIndS ⁡ W