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Theorem lspsneu

Description: Nonzero vectors with equal singleton spans have a unique proportionality constant. (Contributed by NM, 31-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses lspsneu.v ⊢ V = Base W
lspsneu.s ⊢ S = Scalar ⁡ W
lspsneu.k ⊢ K = Base S
lspsneu.o ⊢ O = 0 S
lspsneu.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
lspsneu.z ⊢ 0 ˙ = 0 W
lspsneu.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
lspsneu.w ⊢ φ → W ∈ LVec
lspsneu.x ⊢ φ → X ∈ V
lspsneu.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
Assertion lspsneu ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y ↔ ∃! k ∈ K ∖ O X = k · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lspsneu.v ⊢ V = Base W
2 lspsneu.s ⊢ S = Scalar ⁡ W
3 lspsneu.k ⊢ K = Base S
4 lspsneu.o ⊢ O = 0 S
5 lspsneu.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 lspsneu.z ⊢ 0 ˙ = 0 W
7 lspsneu.n ⊢ N = LSpan ⁡ W
8 lspsneu.w ⊢ φ → W ∈ LVec
9 lspsneu.x ⊢ φ → X ∈ V
10 lspsneu.y ⊢ φ → Y ∈ V ∖ 0 ˙
11 10 eldifad ⊢ φ → Y ∈ V
12 1 2 3 4 5 7 8 9 11 lspsneq ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y ↔ ∃ j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y
13 12 biimpd ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y → ∃ j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y
14 eqtr2 ⊢ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j · ˙ Y = i · ˙ Y
15 14 3ad2ant3 ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j · ˙ Y = i · ˙ Y
16 simp1l ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → φ
17 16 8 syl ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → W ∈ LVec
18 simp2l ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j ∈ K ∖ O
19 18 eldifad ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j ∈ K
20 simp2r ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → i ∈ K ∖ O
21 20 eldifad ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → i ∈ K
22 16 11 syl ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → Y ∈ V
23 eldifsni ⊢ Y ∈ V ∖ 0 ˙ → Y ≠ 0 ˙
24 16 10 23 3syl ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → Y ≠ 0 ˙
25 1 5 2 3 6 17 19 21 22 24 lvecvscan2 ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j · ˙ Y = i · ˙ Y ↔ j = i
26 15 25 mpbid ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y ∧ j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O ∧ X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
27 26 3exp ⊢ φ ∧ N ⁡ X = N ⁡ Y → j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O → X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
28 27 ex ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y → j ∈ K ∖ O ∧ i ∈ K ∖ O → X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
29 28 ralrimdvv ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y → ∀ j ∈ K ∖ O ∀ i ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
30 13 29 jcad ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y → ∃ j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ∧ ∀ j ∈ K ∖ O ∀ i ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
31 oveq1 ⊢ j = i → j · ˙ Y = i · ˙ Y
32 31 eqeq2d ⊢ j = i → X = j · ˙ Y ↔ X = i · ˙ Y
33 32 reu4 ⊢ ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ↔ ∃ j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ∧ ∀ j ∈ K ∖ O ∀ i ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ∧ X = i · ˙ Y → j = i
34 30 33 imbitrrdi ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y → ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y
35 reurex ⊢ ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y → ∃ j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y
36 35 12 imbitrrid ⊢ φ → ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y → N ⁡ X = N ⁡ Y
37 34 36 impbid ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y ↔ ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y
38 oveq1 ⊢ j = k → j · ˙ Y = k · ˙ Y
39 38 eqeq2d ⊢ j = k → X = j · ˙ Y ↔ X = k · ˙ Y
40 39 cbvreuvw ⊢ ∃! j ∈ K ∖ O X = j · ˙ Y ↔ ∃! k ∈ K ∖ O X = k · ˙ Y
41 37 40 bitrdi ⊢ φ → N ⁡ X = N ⁡ Y ↔ ∃! k ∈ K ∖ O X = k · ˙ Y