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Theorem zlmodzxzldep

Description: { A , B } is a linearly dependent set within the ZZ-module ZZ X. ZZ (see example in Roman p. 112). (Contributed by AV, 22-May-2019) (Revised by AV, 10-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses zlmodzxzldep.z ⊢ Z = ℤ ring freeLMod 0 1
zlmodzxzldep.a ⊢ A = 0 3 1 6
zlmodzxzldep.b ⊢ B = 0 2 1 4
Assertion zlmodzxzldep ⊢ A B linDepS Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 zlmodzxzldep.z ⊢ Z = ℤ ring freeLMod 0 1
2 zlmodzxzldep.a ⊢ A = 0 3 1 6
3 zlmodzxzldep.b ⊢ B = 0 2 1 4
4 eqid ⊢ A 2 B − 3 = A 2 B − 3
5 1 2 3 4 zlmodzxzldeplem1 ⊢ A 2 B − 3 ∈ ℤ A B
6 1 2 3 4 zlmodzxzldeplem2 ⊢ finSupp 0 ⁡ A 2 B − 3
7 1 2 3 4 zlmodzxzldeplem3 ⊢ A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B = 0 Z
8 1 2 3 4 zlmodzxzldeplem4 ⊢ ∃ y ∈ A B A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0
9 6 7 8 3pm3.2i ⊢ finSupp 0 ⁡ A 2 B − 3 ∧ A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0
10 breq1 ⊢ x = A 2 B − 3 → finSupp 0 ⁡ x ↔ finSupp 0 ⁡ A 2 B − 3
11 oveq1 ⊢ x = A 2 B − 3 → x linC ⁡ Z A B = A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B
12 11 eqeq1d ⊢ x = A 2 B − 3 → x linC ⁡ Z A B = 0 Z ↔ A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B = 0 Z
13 fveq1 ⊢ x = A 2 B − 3 → x ⁡ y = A 2 B − 3 ⁡ y
14 13 neeq1d ⊢ x = A 2 B − 3 → x ⁡ y ≠ 0 ↔ A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0
15 14 rexbidv ⊢ x = A 2 B − 3 → ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0 ↔ ∃ y ∈ A B A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0
16 10 12 15 3anbi123d ⊢ x = A 2 B − 3 → finSupp 0 ⁡ x ∧ x linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0 ↔ finSupp 0 ⁡ A 2 B − 3 ∧ A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0
17 16 rspcev ⊢ A 2 B − 3 ∈ ℤ A B ∧ finSupp 0 ⁡ A 2 B − 3 ∧ A 2 B − 3 linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B A 2 B − 3 ⁡ y ≠ 0 → ∃ x ∈ ℤ A B finSupp 0 ⁡ x ∧ x linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0
18 5 9 17 mp2an ⊢ ∃ x ∈ ℤ A B finSupp 0 ⁡ x ∧ x linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0
19 ovex ⊢ ℤ ring freeLMod 0 1 ∈ V
20 1 19 eqeltri ⊢ Z ∈ V
21 3z ⊢ 3 ∈ ℤ
22 6nn ⊢ 6 ∈ ℕ
23 22 nnzi ⊢ 6 ∈ ℤ
24 1 zlmodzxzel ⊢ 3 ∈ ℤ ∧ 6 ∈ ℤ → 0 3 1 6 ∈ Base Z
25 21 23 24 mp2an ⊢ 0 3 1 6 ∈ Base Z
26 2 25 eqeltri ⊢ A ∈ Base Z
27 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
28 4z ⊢ 4 ∈ ℤ
29 1 zlmodzxzel ⊢ 2 ∈ ℤ ∧ 4 ∈ ℤ → 0 2 1 4 ∈ Base Z
30 27 28 29 mp2an ⊢ 0 2 1 4 ∈ Base Z
31 3 30 eqeltri ⊢ B ∈ Base Z
32 prelpwi ⊢ A ∈ Base Z ∧ B ∈ Base Z → A B ∈ 𝒫 Base Z
33 26 31 32 mp2an ⊢ A B ∈ 𝒫 Base Z
34 eqid ⊢ Base Z = Base Z
35 eqid ⊢ 0 Z = 0 Z
36 1 zlmodzxzlmod ⊢ Z ∈ LMod ∧ ℤ ring = Scalar ⁡ Z
37 36 simpri ⊢ ℤ ring = Scalar ⁡ Z
38 zringbas ⊢ ℤ = Base ℤ ring
39 zring0 ⊢ 0 = 0 ℤ ring
40 34 35 37 38 39 islindeps ⊢ Z ∈ V ∧ A B ∈ 𝒫 Base Z → A B linDepS Z ↔ ∃ x ∈ ℤ A B finSupp 0 ⁡ x ∧ x linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0
41 20 33 40 mp2an ⊢ A B linDepS Z ↔ ∃ x ∈ ℤ A B finSupp 0 ⁡ x ∧ x linC ⁡ Z A B = 0 Z ∧ ∃ y ∈ A B x ⁡ y ≠ 0
42 18 41 mpbir ⊢ A B linDepS Z