Metamath Proof Explorer


Definition df-prjsp

Description: Define the projective space function. In the bijection between 3D lines through the origin and points in the projective plane (see section comment), this is equivalent to making any two 3D points (excluding the origin) equivalent iff one is a multiple of another. This definition does not quite give all the properties needed, since the scalars of a left vector space can be "less dense" than the vectors (for example, making equivalent rational multiples of real numbers). Compare df-lsatoms . (Contributed by BJ and SN, 29-Apr-2023)

Ref Expression
Assertion df-prjsp โ„™๐•ฃ๐• ๐•› = ( ๐‘ฃ โˆˆ LVec โ†ฆ โฆ‹ ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) } ) / ๐‘ โฆŒ ( ๐‘ / { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) } ) )

Detailed syntax breakdown

Step Hyp Ref Expression
0 cprjsp โŠข โ„™๐•ฃ๐• ๐•›
1 vv โŠข ๐‘ฃ
2 clvec โŠข LVec
3 cbs โŠข Base
4 1 cv โŠข ๐‘ฃ
5 4 3 cfv โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ฃ )
6 c0g โŠข 0g
7 4 6 cfv โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ )
8 7 csn โŠข { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) }
9 5 8 cdif โŠข ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) } )
10 vb โŠข ๐‘
11 10 cv โŠข ๐‘
12 vx โŠข ๐‘ฅ
13 vy โŠข ๐‘ฆ
14 12 cv โŠข ๐‘ฅ
15 14 11 wcel โŠข ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘
16 13 cv โŠข ๐‘ฆ
17 16 11 wcel โŠข ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘
18 15 17 wa โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ )
19 vl โŠข ๐‘™
20 csca โŠข Scalar
21 4 20 cfv โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ )
22 21 3 cfv โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) )
23 19 cv โŠข ๐‘™
24 cvsca โŠข ยท๐‘ 
25 4 24 cfv โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ )
26 23 16 25 co โŠข ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ )
27 14 26 wceq โŠข ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ )
28 27 19 22 wrex โŠข โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ )
29 18 28 wa โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) )
30 29 12 13 copab โŠข { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) }
31 11 30 cqs โŠข ( ๐‘ / { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) } )
32 10 9 31 csb โŠข โฆ‹ ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) } ) / ๐‘ โฆŒ ( ๐‘ / { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) } )
33 1 2 32 cmpt โŠข ( ๐‘ฃ โˆˆ LVec โ†ฆ โฆ‹ ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) } ) / ๐‘ โฆŒ ( ๐‘ / { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) } ) )
34 0 33 wceq โŠข โ„™๐•ฃ๐• ๐•› = ( ๐‘ฃ โˆˆ LVec โ†ฆ โฆ‹ ( ( Base โ€˜ ๐‘ฃ ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘ฃ ) } ) / ๐‘ โฆŒ ( ๐‘ / { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ ) โˆง โˆƒ ๐‘™ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ฃ ) ) ๐‘ฅ = ( ๐‘™ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ฃ ) ๐‘ฆ ) ) } ) )