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Theorem prjspner1

Description: Two vectors whose zeroth coordinate is nonzero are equivalent if and only if they have the same representative in the (n-1)-dimensional affine subspace { x_0 = 1 } . For example, vectors in 3D space whose x coordinate is nonzero are equivalent iff they intersect at the plane x = 1 at the same point (also see section header). (Contributed by SN, 13-Aug-2023)

Ref Expression
Hypotheses prjspner01.e ˙ = x y | x B y B l S x = l · ˙ y
prjspner01.f F = b B if b 0 = 0 ˙ b I b 0 · ˙ b
prjspner01.b B = Base W 0 W
prjspner01.w W = K freeLMod 0 N
prjspner01.t · ˙ = W
prjspner01.s S = Base K
prjspner01.0 0 ˙ = 0 K
prjspner01.i I = inv r K
prjspner01.k φ K DivRing
prjspner01.n φ N 0
prjspner01.x φ X B
prjspner1.y φ Y B
prjspner1.1 φ X 0 0 ˙
prjspner1.2 φ Y 0 0 ˙
Assertion prjspner1 φ X ˙ Y F X = F Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prjspner01.e ˙ = x y | x B y B l S x = l · ˙ y
2 prjspner01.f F = b B if b 0 = 0 ˙ b I b 0 · ˙ b
3 prjspner01.b B = Base W 0 W
4 prjspner01.w W = K freeLMod 0 N
5 prjspner01.t · ˙ = W
6 prjspner01.s S = Base K
7 prjspner01.0 0 ˙ = 0 K
8 prjspner01.i I = inv r K
9 prjspner01.k φ K DivRing
10 prjspner01.n φ N 0
11 prjspner01.x φ X B
12 prjspner1.y φ Y B
13 prjspner1.1 φ X 0 0 ˙
14 prjspner1.2 φ Y 0 0 ˙
15 1 prjsprel X ˙ Y X B Y B m S X = m · ˙ Y
16 fveq1 X = 0 W X 0 = 0 W 0
17 9 drngringd φ K Ring
18 ovexd φ 0 N V
19 0elfz N 0 0 0 N
20 10 19 syl φ 0 0 N
21 4 7 17 18 20 frlm0vald φ 0 W 0 = 0 ˙
22 16 21 sylan9eqr φ X = 0 W X 0 = 0 ˙
23 13 22 mteqand φ X 0 W
24 4 frlmsca K DivRing 0 N V K = Scalar W
25 9 18 24 syl2anc φ K = Scalar W
26 25 fveq2d φ 0 K = 0 Scalar W
27 7 26 syl5eq φ 0 ˙ = 0 Scalar W
28 27 oveq1d φ 0 ˙ · ˙ Y = 0 Scalar W · ˙ Y
29 4 frlmlvec K DivRing 0 N V W LVec
30 9 18 29 syl2anc φ W LVec
31 30 lveclmodd φ W LMod
32 12 3 eleqtrdi φ Y Base W 0 W
33 32 eldifad φ Y Base W
34 eqid Base W = Base W
35 eqid Scalar W = Scalar W
36 eqid 0 Scalar W = 0 Scalar W
37 eqid 0 W = 0 W
38 34 35 5 36 37 lmod0vs W LMod Y Base W 0 Scalar W · ˙ Y = 0 W
39 31 33 38 syl2anc φ 0 Scalar W · ˙ Y = 0 W
40 28 39 eqtrd φ 0 ˙ · ˙ Y = 0 W
41 23 40 neeqtrrd φ X 0 ˙ · ˙ Y
42 41 ad2antrr φ X B Y B m S X 0 ˙ · ˙ Y
43 oveq1 m = 0 ˙ m · ˙ Y = 0 ˙ · ˙ Y
44 43 neeq2d m = 0 ˙ X m · ˙ Y X 0 ˙ · ˙ Y
45 42 44 syl5ibrcom φ X B Y B m S m = 0 ˙ X m · ˙ Y
46 45 necon2d φ X B Y B m S X = m · ˙ Y m 0 ˙
47 46 ancrd φ X B Y B m S X = m · ˙ Y m 0 ˙ X = m · ˙ Y
48 ovexd φ X B Y B m S m 0 ˙ 0 N V
49 simplr φ X B Y B m S m 0 ˙ m S
50 33 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ Y Base W
51 20 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ 0 0 N
52 eqid K = K
53 4 34 6 48 49 50 51 5 52 frlmvscaval φ X B Y B m S m 0 ˙ m · ˙ Y 0 = m K Y 0
54 53 fveq2d φ X B Y B m S m 0 ˙ I m · ˙ Y 0 = I m K Y 0
55 9 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ K DivRing
56 4 6 34 frlmbasf 0 N V Y Base W Y : 0 N S
57 18 33 56 syl2anc φ Y : 0 N S
58 57 20 ffvelrnd φ Y 0 S
59 58 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ Y 0 S
60 simpr φ X B Y B m S m 0 ˙ m 0 ˙
61 14 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ Y 0 0 ˙
62 6 7 52 8 55 49 59 60 61 drnginvmuld φ X B Y B m S m 0 ˙ I m K Y 0 = I Y 0 K I m
63 54 62 eqtrd φ X B Y B m S m 0 ˙ I m · ˙ Y 0 = I Y 0 K I m
64 63 oveq1d φ X B Y B m S m 0 ˙ I m · ˙ Y 0 · ˙ m · ˙ Y = I Y 0 K I m · ˙ m · ˙ Y
65 31 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ W LMod
66 17 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ K Ring
67 6 7 8 55 59 61 drnginvrcld φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 S
68 6 7 8 55 49 60 drnginvrcld φ X B Y B m S m 0 ˙ I m S
69 6 52 66 67 68 ringcld φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m S
70 25 fveq2d φ Base K = Base Scalar W
71 6 70 syl5eq φ S = Base Scalar W
72 71 ad3antrrr φ X B Y B m S m 0 ˙ S = Base Scalar W
73 69 72 eleqtrd φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m Base Scalar W
74 49 72 eleqtrd φ X B Y B m S m 0 ˙ m Base Scalar W
75 eqid Base Scalar W = Base Scalar W
76 eqid Scalar W = Scalar W
77 34 35 5 75 76 lmodvsass W LMod I Y 0 K I m Base Scalar W m Base Scalar W Y Base W I Y 0 K I m Scalar W m · ˙ Y = I Y 0 K I m · ˙ m · ˙ Y
78 65 73 74 50 77 syl13anc φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m Scalar W m · ˙ Y = I Y 0 K I m · ˙ m · ˙ Y
79 6 52 66 67 68 49 ringassd φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m K m = I Y 0 K I m K m
80 55 48 24 syl2anc φ X B Y B m S m 0 ˙ K = Scalar W
81 80 fveq2d φ X B Y B m S m 0 ˙ K = Scalar W
82 81 oveqd φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m K m = I Y 0 K I m Scalar W m
83 eqid 1 K = 1 K
84 6 7 52 83 8 55 49 60 drnginvrld φ X B Y B m S m 0 ˙ I m K m = 1 K
85 84 oveq2d φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m K m = I Y 0 K 1 K
86 6 52 83 66 67 ringridmd φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K 1 K = I Y 0
87 85 86 eqtrd φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m K m = I Y 0
88 79 82 87 3eqtr3d φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m Scalar W m = I Y 0
89 88 oveq1d φ X B Y B m S m 0 ˙ I Y 0 K I m Scalar W m · ˙ Y = I Y 0 · ˙ Y
90 64 78 89 3eqtr2d φ X B Y B m S m 0 ˙ I m · ˙ Y 0 · ˙ m · ˙ Y = I Y 0 · ˙ Y
91 fveq1 X = m · ˙ Y X 0 = m · ˙ Y 0
92 91 fveq2d X = m · ˙ Y I X 0 = I m · ˙ Y 0
93 id X = m · ˙ Y X = m · ˙ Y
94 92 93 oveq12d X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I m · ˙ Y 0 · ˙ m · ˙ Y
95 94 eqeq1d X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y I m · ˙ Y 0 · ˙ m · ˙ Y = I Y 0 · ˙ Y
96 90 95 syl5ibrcom φ X B Y B m S m 0 ˙ X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y
97 96 expimpd φ X B Y B m S m 0 ˙ X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y
98 47 97 syld φ X B Y B m S X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y
99 98 rexlimdva φ X B Y B m S X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y
100 99 impr φ X B Y B m S X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X = I Y 0 · ˙ Y
101 13 neneqd φ ¬ X 0 = 0 ˙
102 101 iffalsed φ if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X = I X 0 · ˙ X
103 102 adantr φ X B Y B m S X = m · ˙ Y if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X = I X 0 · ˙ X
104 14 neneqd φ ¬ Y 0 = 0 ˙
105 104 iffalsed φ if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y = I Y 0 · ˙ Y
106 105 adantr φ X B Y B m S X = m · ˙ Y if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y = I Y 0 · ˙ Y
107 100 103 106 3eqtr4d φ X B Y B m S X = m · ˙ Y if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X = if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y
108 fveq1 b = X b 0 = X 0
109 108 eqeq1d b = X b 0 = 0 ˙ X 0 = 0 ˙
110 id b = X b = X
111 108 fveq2d b = X I b 0 = I X 0
112 111 110 oveq12d b = X I b 0 · ˙ b = I X 0 · ˙ X
113 109 110 112 ifbieq12d b = X if b 0 = 0 ˙ b I b 0 · ˙ b = if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X
114 simprll φ X B Y B m S X = m · ˙ Y X B
115 ovexd φ X B Y B m S X = m · ˙ Y I X 0 · ˙ X V
116 114 115 ifexd φ X B Y B m S X = m · ˙ Y if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X V
117 2 113 114 116 fvmptd3 φ X B Y B m S X = m · ˙ Y F X = if X 0 = 0 ˙ X I X 0 · ˙ X
118 fveq1 b = Y b 0 = Y 0
119 118 eqeq1d b = Y b 0 = 0 ˙ Y 0 = 0 ˙
120 id b = Y b = Y
121 118 fveq2d b = Y I b 0 = I Y 0
122 121 120 oveq12d b = Y I b 0 · ˙ b = I Y 0 · ˙ Y
123 119 120 122 ifbieq12d b = Y if b 0 = 0 ˙ b I b 0 · ˙ b = if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y
124 simprlr φ X B Y B m S X = m · ˙ Y Y B
125 ovexd φ X B Y B m S X = m · ˙ Y I Y 0 · ˙ Y V
126 124 125 ifexd φ X B Y B m S X = m · ˙ Y if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y V
127 2 123 124 126 fvmptd3 φ X B Y B m S X = m · ˙ Y F Y = if Y 0 = 0 ˙ Y I Y 0 · ˙ Y
128 107 117 127 3eqtr4d φ X B Y B m S X = m · ˙ Y F X = F Y
129 15 128 sylan2b φ X ˙ Y F X = F Y
130 1 4 3 6 5 9 prjspner φ ˙ Er B
131 130 adantr φ F X = F Y ˙ Er B
132 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 prjspner01 φ X ˙ F X
133 132 adantr φ F X = F Y X ˙ F X
134 130 132 ercl2 φ F X B
135 134 adantr φ F X = F Y F X B
136 131 135 erref φ F X = F Y F X ˙ F X
137 breq2 F X = F Y F X ˙ F X F X ˙ F Y
138 137 adantl φ F X = F Y F X ˙ F X F X ˙ F Y
139 136 138 mpbid φ F X = F Y F X ˙ F Y
140 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 prjspner01 φ Y ˙ F Y
141 140 adantr φ F X = F Y Y ˙ F Y
142 131 139 141 ertr4d φ F X = F Y F X ˙ Y
143 131 133 142 ertrd φ F X = F Y X ˙ Y
144 129 143 impbida φ X ˙ Y F X = F Y