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Theorem prjspertr

Description: The relation in PrjSp is transitive. (Contributed by Steven Nguyen, 1-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses prjsprel.1 ⊢ ∼ ˙ = x y | x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ ∃ l ∈ K x = l · ˙ y
prjspertr.b ⊢ B = Base V ∖ 0 V
prjspertr.s ⊢ S = Scalar ⁡ V
prjspertr.x ⊢ · ˙ = ⋅ V
prjspertr.k ⊢ K = Base S
Assertion prjspertr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z → X ∼ ˙ Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prjsprel.1 ⊢ ∼ ˙ = x y | x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ ∃ l ∈ K x = l · ˙ y
2 prjspertr.b ⊢ B = Base V ∖ 0 V
3 prjspertr.s ⊢ S = Scalar ⁡ V
4 prjspertr.x ⊢ · ˙ = ⋅ V
5 prjspertr.k ⊢ K = Base S
6 1 prjsprel ⊢ X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
7 6 simprbi ⊢ X ∼ ˙ Y → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
8 7 ad2antrl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
9 simplrr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → Y ∼ ˙ Z
10 1 prjsprel ⊢ Y ∼ ˙ Z ↔ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ ∃ n ∈ K Y = n · ˙ Z
11 10 simprbi ⊢ Y ∼ ˙ Z → ∃ n ∈ K Y = n · ˙ Z
12 9 11 syl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → ∃ n ∈ K Y = n · ˙ Z
13 simplrl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X ∼ ˙ Y
14 13 anassrs ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X ∼ ˙ Y
15 simpll ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y → X ∈ B
16 6 15 sylbi ⊢ X ∼ ˙ Y → X ∈ B
17 14 16 syl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X ∈ B
18 9 adantr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → Y ∼ ˙ Z
19 simplr ⊢ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ ∃ n ∈ K Y = n · ˙ Z → Z ∈ B
20 10 19 sylbi ⊢ Y ∼ ˙ Z → Z ∈ B
21 18 20 syl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → Z ∈ B
22 oveq1 ⊢ o = m ⋅ S n → o · ˙ Z = m ⋅ S n · ˙ Z
23 22 eqeq2d ⊢ o = m ⋅ S n → X = o · ˙ Z ↔ X = m ⋅ S n · ˙ Z
24 eqid ⊢ ⋅ S = ⋅ S
25 3 lmodring ⊢ V ∈ LMod → S ∈ Ring
26 25 ad3antrrr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → S ∈ Ring
27 simplrl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → m ∈ K
28 simprl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → n ∈ K
29 5 24 26 27 28 ringcld ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → m ⋅ S n ∈ K
30 simprr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → Y = n · ˙ Z
31 30 oveq2d ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → m · ˙ Y = m · ˙ n · ˙ Z
32 simplrr ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X = m · ˙ Y
33 simplll ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → V ∈ LMod
34 eldifi ⊢ Z ∈ Base V ∖ 0 V → Z ∈ Base V
35 34 2 eleq2s ⊢ Z ∈ B → Z ∈ Base V
36 21 35 syl ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → Z ∈ Base V
37 eqid ⊢ Base V = Base V
38 37 3 4 5 24 lmodvsass ⊢ V ∈ LMod ∧ m ∈ K ∧ n ∈ K ∧ Z ∈ Base V → m ⋅ S n · ˙ Z = m · ˙ n · ˙ Z
39 33 27 28 36 38 syl13anc ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → m ⋅ S n · ˙ Z = m · ˙ n · ˙ Z
40 31 32 39 3eqtr4d ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X = m ⋅ S n · ˙ Z
41 23 29 40 rspcedvdw ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → ∃ o ∈ K X = o · ˙ Z
42 1 prjsprel ⊢ X ∼ ˙ Z ↔ X ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ ∃ o ∈ K X = o · ˙ Z
43 17 21 41 42 syl21anbrc ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ n ∈ K ∧ Y = n · ˙ Z → X ∼ ˙ Z
44 12 43 rexlimddv ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → X ∼ ˙ Z
45 8 44 rexlimddv ⊢ V ∈ LMod ∧ X ∼ ˙ Y ∧ Y ∼ ˙ Z → X ∼ ˙ Z