Metamath Proof Explorer


Theorem frlmssuvc2

Description: A nonzero scalar multiple of a unit vector not included in a support-restriction subspace is not included in the subspace. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Feb-2015) (Revised by AV, 24-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses frlmssuvc1.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
frlmssuvc1.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… unitVec ๐ผ )
frlmssuvc1.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
frlmssuvc1.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
frlmssuvc1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
frlmssuvc1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
frlmssuvc1.c โŠข ๐ถ = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ }
frlmssuvc1.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
frlmssuvc1.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
frlmssuvc1.j โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โІ ๐ผ )
frlmssuvc2.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) )
frlmssuvc2.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) )
Assertion frlmssuvc2 ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 frlmssuvc1.f โŠข ๐น = ( ๐‘… freeLMod ๐ผ )
2 frlmssuvc1.u โŠข ๐‘ˆ = ( ๐‘… unitVec ๐ผ )
3 frlmssuvc1.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น )
4 frlmssuvc1.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐‘… )
5 frlmssuvc1.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น )
6 frlmssuvc1.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
7 frlmssuvc1.c โŠข ๐ถ = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆฃ ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ }
8 frlmssuvc1.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
9 frlmssuvc1.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
10 frlmssuvc1.j โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โІ ๐ผ )
11 frlmssuvc2.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ( ๐ผ โˆ– ๐ฝ ) )
12 frlmssuvc2.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) )
13 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ฟ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐ฟ ) )
14 13 neeq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ฟ โ†’ ( ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐ฟ ) โ‰  0 ) )
15 11 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ ๐ผ )
16 12 eldifad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐พ )
17 2 1 3 uvcff โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘ˆ : ๐ผ โŸถ ๐ต )
18 8 9 17 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ : ๐ผ โŸถ ๐ต )
19 18 15 ffvelcdmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ต )
20 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘… ) = ( .r โ€˜ ๐‘… )
21 1 3 4 9 16 19 15 5 20 frlmvscaval โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐ฟ ) = ( ๐‘‹ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ€˜ ๐ฟ ) ) )
22 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘… ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
23 2 8 9 15 22 uvcvv1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ€˜ ๐ฟ ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
24 23 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โ€˜ ๐ฟ ) ) = ( ๐‘‹ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
25 4 20 22 ringridm โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐พ ) โ†’ ( ๐‘‹ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐‘‹ )
26 8 16 25 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ( .r โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐‘‹ )
27 21 24 26 3eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐ฟ ) = ๐‘‹ )
28 eldifsni โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
29 12 28 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โ‰  0 )
30 27 29 eqnetrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐ฟ ) โ‰  0 )
31 14 15 30 elrabd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } )
32 11 eldifbd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ๐ฟ โˆˆ ๐ฝ )
33 nelss โŠข ( ( ๐ฟ โˆˆ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } โˆง ยฌ ๐ฟ โˆˆ ๐ฝ ) โ†’ ยฌ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } โІ ๐ฝ )
34 31 32 33 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } โІ ๐ฝ )
35 1 frlmlmod โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
36 8 9 35 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ LMod )
37 1 frlmsca โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
38 8 9 37 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
39 38 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
40 4 39 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐พ = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
41 16 40 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) )
42 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐น ) = ( Scalar โ€˜ ๐น )
43 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
44 3 42 5 43 lmodvscl โŠข ( ( ๐น โˆˆ LMod โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐น ) ) โˆง ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ต )
45 36 41 19 44 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ต )
46 1 4 3 frlmbasf โŠข ( ( ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) : ๐ผ โŸถ ๐พ )
47 9 45 46 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) : ๐ผ โŸถ ๐พ )
48 47 ffnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) Fn ๐ผ )
49 6 fvexi โŠข 0 โˆˆ V
50 49 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ V )
51 suppvalfn โŠข ( ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) Fn ๐ผ โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ โˆง 0 โˆˆ V ) โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } )
52 48 9 50 51 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) = { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } )
53 52 sseq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) โІ ๐ฝ โ†” { ๐‘ฅ โˆˆ ๐ผ โˆฃ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰  0 } โІ ๐ฝ ) )
54 34 53 mtbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) โІ ๐ฝ )
55 54 intnand โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) โІ ๐ฝ ) )
56 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ supp 0 ) = ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) )
57 56 sseq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ supp 0 ) โІ ๐ฝ โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) โІ ๐ฝ ) )
58 57 7 elrab2 โŠข ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ต โˆง ( ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) supp 0 ) โІ ๐ฝ ) )
59 55 58 sylnibr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ๐‘‹ ยท ( ๐‘ˆ โ€˜ ๐ฟ ) ) โˆˆ ๐ถ )