Metamath Proof Explorer


Theorem dia1dim2

Description: Two expressions for a 1-dimensional subspace of partial vector space A (when F is a nonzero vector i.e. non-identity translation). (Contributed by NM, 15-Jan-2014) (Revised by Mario Carneiro, 22-Jun-2014)

Ref Expression
Hypotheses dia1dim2.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
dia1dim2.t โŠข ๐‘‡ = ( ( LTrn โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dia1dim2.r โŠข ๐‘… = ( ( trL โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dva1dim2.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecA โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dia1dim2.i โŠข ๐ผ = ( ( DIsoA โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
dva1dim2.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
Assertion dia1dim2 ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ๐‘… โ€˜ ๐น ) ) = ( ๐‘ โ€˜ { ๐น } ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dia1dim2.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 dia1dim2.t โŠข ๐‘‡ = ( ( LTrn โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 dia1dim2.r โŠข ๐‘… = ( ( trL โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
4 dva1dim2.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecA โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
5 dia1dim2.i โŠข ๐ผ = ( ( DIsoA โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
6 dva1dim2.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
7 eqid โŠข ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) = ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
8 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
9 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) )
10 1 7 4 8 9 dvabase โŠข ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โ†’ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) = ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) )
11 10 adantr โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) = ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) )
12 11 rexeqdv โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) โ†” โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) ) )
13 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
14 1 2 7 4 13 dvavsca โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ( ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) ) โ†’ ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) )
15 14 anass1rs โŠข ( ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โˆง ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) )
16 15 eqeq2d โŠข ( ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โˆง ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ) โ†’ ( ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) โ†” ๐‘” = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) ) )
17 16 rexbidva โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) โ†” โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) ) )
18 12 17 bitrd โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) โ†” โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) ) )
19 18 abbidv โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ { ๐‘” โˆฃ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) } = { ๐‘” โˆฃ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) } )
20 1 4 dvalvec โŠข ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
21 20 adantr โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
22 lveclmod โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
23 21 22 syl โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
24 simpr โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ๐น โˆˆ ๐‘‡ )
25 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
26 1 2 4 25 dvavbase โŠข ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) = ๐‘‡ )
27 26 adantr โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) = ๐‘‡ )
28 24 27 eleqtrrd โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ๐น โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) )
29 8 9 25 13 6 lspsn โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ๐น โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐น } ) = { ๐‘” โˆฃ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) } )
30 23 28 29 syl2anc โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐น } ) = { ๐‘” โˆฃ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ ) ) ๐‘” = ( ๐‘  ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ ) ๐น ) } )
31 1 2 3 7 5 dia1dim โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ๐‘… โ€˜ ๐น ) ) = { ๐‘” โˆฃ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ( ( TEndo โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘” = ( ๐‘  โ€˜ ๐น ) } )
32 19 30 31 3eqtr4rd โŠข ( ( ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‡ ) โ†’ ( ๐ผ โ€˜ ( ๐‘… โ€˜ ๐น ) ) = ( ๐‘ โ€˜ { ๐น } ) )