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Theorem lssvs0or

Description: If a scalar product belongs to a subspace, either the scalar component is zero or the vector component also belongs to the subspace. (Contributed by NM, 5-Apr-2015)

Ref Expression
Hypotheses lssvs0or.v ⊢ V = Base W
lssvs0or.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
lssvs0or.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
lssvs0or.k ⊢ K = Base F
lssvs0or.o ⊢ 0 ˙ = 0 F
lssvs0or.s ⊢ S = LSubSp ⁡ W
lssvs0or.w ⊢ φ → W ∈ LVec
lssvs0or.u ⊢ φ → U ∈ S
lssvs0or.x ⊢ φ → X ∈ V
lssvs0or.a ⊢ φ → A ∈ K
Assertion lssvs0or ⊢ φ → A · ˙ X ∈ U ↔ A = 0 ˙ ∨ X ∈ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lssvs0or.v ⊢ V = Base W
2 lssvs0or.t ⊢ · ˙ = ⋅ W
3 lssvs0or.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
4 lssvs0or.k ⊢ K = Base F
5 lssvs0or.o ⊢ 0 ˙ = 0 F
6 lssvs0or.s ⊢ S = LSubSp ⁡ W
7 lssvs0or.w ⊢ φ → W ∈ LVec
8 lssvs0or.u ⊢ φ → U ∈ S
9 lssvs0or.x ⊢ φ → X ∈ V
10 lssvs0or.a ⊢ φ → A ∈ K
11 3 lvecdrng ⊢ W ∈ LVec → F ∈ DivRing
12 7 11 syl ⊢ φ → F ∈ DivRing
13 12 ad2antrr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → F ∈ DivRing
14 10 ad2antrr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → A ∈ K
15 simpr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → A ≠ 0 ˙
16 eqid ⊢ ⋅ F = ⋅ F
17 eqid ⊢ 1 F = 1 F
18 eqid ⊢ inv r ⁡ F = inv r ⁡ F
19 4 5 16 17 18 drnginvrl ⊢ F ∈ DivRing ∧ A ∈ K ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ⋅ F A = 1 F
20 13 14 15 19 syl3anc ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ⋅ F A = 1 F
21 20 oveq1d ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ⋅ F A · ˙ X = 1 F · ˙ X
22 lveclmod ⊢ W ∈ LVec → W ∈ LMod
23 7 22 syl ⊢ φ → W ∈ LMod
24 23 ad2antrr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → W ∈ LMod
25 4 5 18 drnginvrcl ⊢ F ∈ DivRing ∧ A ∈ K ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ∈ K
26 13 14 15 25 syl3anc ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ∈ K
27 9 ad2antrr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → X ∈ V
28 1 3 2 4 16 lmodvsass ⊢ W ∈ LMod ∧ inv r ⁡ F ⁡ A ∈ K ∧ A ∈ K ∧ X ∈ V → inv r ⁡ F ⁡ A ⋅ F A · ˙ X = inv r ⁡ F ⁡ A · ˙ A · ˙ X
29 24 26 14 27 28 syl13anc ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A ⋅ F A · ˙ X = inv r ⁡ F ⁡ A · ˙ A · ˙ X
30 1 3 2 17 lmodvs1 ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 1 F · ˙ X = X
31 24 27 30 syl2anc ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → 1 F · ˙ X = X
32 21 29 31 3eqtr3rd ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → X = inv r ⁡ F ⁡ A · ˙ A · ˙ X
33 8 ad2antrr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → U ∈ S
34 simplr ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → A · ˙ X ∈ U
35 3 2 4 6 lssvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ U ∈ S ∧ inv r ⁡ F ⁡ A ∈ K ∧ A · ˙ X ∈ U → inv r ⁡ F ⁡ A · ˙ A · ˙ X ∈ U
36 24 33 26 34 35 syl22anc ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → inv r ⁡ F ⁡ A · ˙ A · ˙ X ∈ U
37 32 36 eqeltrd ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U ∧ A ≠ 0 ˙ → X ∈ U
38 37 ex ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U → A ≠ 0 ˙ → X ∈ U
39 38 necon1bd ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U → ¬ X ∈ U → A = 0 ˙
40 39 orrd ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U → X ∈ U ∨ A = 0 ˙
41 40 orcomd ⊢ φ ∧ A · ˙ X ∈ U → A = 0 ˙ ∨ X ∈ U
42 oveq1 ⊢ A = 0 ˙ → A · ˙ X = 0 ˙ · ˙ X
43 42 adantl ⊢ φ ∧ A = 0 ˙ → A · ˙ X = 0 ˙ · ˙ X
44 eqid ⊢ 0 W = 0 W
45 1 3 2 5 44 lmod0vs ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 0 ˙ · ˙ X = 0 W
46 23 9 45 syl2anc ⊢ φ → 0 ˙ · ˙ X = 0 W
47 44 6 lss0cl ⊢ W ∈ LMod ∧ U ∈ S → 0 W ∈ U
48 23 8 47 syl2anc ⊢ φ → 0 W ∈ U
49 46 48 eqeltrd ⊢ φ → 0 ˙ · ˙ X ∈ U
50 49 adantr ⊢ φ ∧ A = 0 ˙ → 0 ˙ · ˙ X ∈ U
51 43 50 eqeltrd ⊢ φ ∧ A = 0 ˙ → A · ˙ X ∈ U
52 23 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ U → W ∈ LMod
53 8 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ U → U ∈ S
54 10 adantr ⊢ φ ∧ X ∈ U → A ∈ K
55 simpr ⊢ φ ∧ X ∈ U → X ∈ U
56 3 2 4 6 lssvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ U ∈ S ∧ A ∈ K ∧ X ∈ U → A · ˙ X ∈ U
57 52 53 54 55 56 syl22anc ⊢ φ ∧ X ∈ U → A · ˙ X ∈ U
58 51 57 jaodan ⊢ φ ∧ A = 0 ˙ ∨ X ∈ U → A · ˙ X ∈ U
59 41 58 impbida ⊢ φ → A · ˙ X ∈ U ↔ A = 0 ˙ ∨ X ∈ U