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Theorem prjspreln0

Description: Two nonzero vectors are equivalent by a nonzero scalar. (Contributed by Steven Nguyen, 31-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
prjspreln0.z ⊢ 0 ˙ = 0 S
Assertion prjspreln0 ⊢ V ∈ LVec → X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y

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 prjspreln0.z ⊢ 0 ˙ = 0 S
7 1 prjsprel ⊢ X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
8 simprl ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → m ∈ K
9 simplrl ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → X ∈ B
10 eldifsni ⊢ X ∈ Base V ∖ 0 V → X ≠ 0 V
11 10 2 eleq2s ⊢ X ∈ B → X ≠ 0 V
12 9 11 syl ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → X ≠ 0 V
13 simplrr ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → X = m · ˙ Y
14 simpr ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → m = 0 ˙
15 14 oveq1d ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → m · ˙ Y = 0 ˙ · ˙ Y
16 lveclmod ⊢ V ∈ LVec → V ∈ LMod
17 16 ad3antrrr ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → V ∈ LMod
18 difss ⊢ Base V ∖ 0 V ⊆ Base V
19 2 18 eqsstri ⊢ B ⊆ Base V
20 simplrr ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → Y ∈ B
21 20 anassrs ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → Y ∈ B
22 19 21 sselid ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → Y ∈ Base V
23 eqid ⊢ Base V = Base V
24 eqid ⊢ 0 V = 0 V
25 23 3 4 6 24 lmod0vs ⊢ V ∈ LMod ∧ Y ∈ Base V → 0 ˙ · ˙ Y = 0 V
26 17 22 25 syl2anc ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → 0 ˙ · ˙ Y = 0 V
27 13 15 26 3eqtrd ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y ∧ m = 0 ˙ → X = 0 V
28 12 27 mteqand ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → m ≠ 0 ˙
29 nelsn ⊢ m ≠ 0 ˙ → ¬ m ∈ 0 ˙
30 28 29 syl ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → ¬ m ∈ 0 ˙
31 8 30 eldifd ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → m ∈ K ∖ 0 ˙
32 31 ex ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → m ∈ K ∖ 0 ˙
33 simpr ⊢ m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → X = m · ˙ Y
34 32 33 jca2 ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → m ∈ K ∧ X = m · ˙ Y → m ∈ K ∖ 0 ˙ ∧ X = m · ˙ Y
35 34 reximdv2 ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y → ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y
36 difss ⊢ K ∖ 0 ˙ ⊆ K
37 ssrexv ⊢ K ∖ 0 ˙ ⊆ K → ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
38 36 37 mp1i ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y
39 35 38 impbid ⊢ V ∈ LVec ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y ↔ ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y
40 39 pm5.32da ⊢ V ∈ LVec → X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K X = m · ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y
41 7 40 bitrid ⊢ V ∈ LVec → X ∼ ˙ Y ↔ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ ∃ m ∈ K ∖ 0 ˙ X = m · ˙ Y