Metamath Proof Explorer


Theorem h1datomi

Description: A 1-dimensional subspace is an atom. (Contributed by NM, 20-Jul-2001) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Hypotheses h1datom.1 โŠข ๐ด โˆˆ Cโ„‹
h1datom.2 โŠข ๐ต โˆˆ โ„‹
Assertion h1datomi ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด = ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โˆจ ๐ด = 0โ„‹ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 h1datom.1 โŠข ๐ด โˆˆ Cโ„‹
2 h1datom.2 โŠข ๐ต โˆˆ โ„‹
3 1 chne0i โŠข ( ๐ด โ‰  0โ„‹ โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž )
4 ssel โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) ) )
5 2 h1de2ci โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) )
6 oveq1 โŠข ( ๐‘ฆ = 0 โ†’ ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) = ( 0 ยทโ„Ž ๐ต ) )
7 ax-hvmul0 โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( 0 ยทโ„Ž ๐ต ) = 0โ„Ž )
8 2 7 ax-mp โŠข ( 0 ยทโ„Ž ๐ต ) = 0โ„Ž
9 6 8 eqtrdi โŠข ( ๐‘ฆ = 0 โ†’ ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) = 0โ„Ž )
10 eqeq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ = 0โ„Ž โ†” ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) = 0โ„Ž ) )
11 9 10 imbitrrid โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฆ = 0 โ†’ ๐‘ฅ = 0โ„Ž ) )
12 11 necon3d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐‘ฆ โ‰  0 ) )
13 12 adantl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐‘ฆ โ‰  0 ) )
14 reccl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ )
15 1 chshii โŠข ๐ด โˆˆ Sโ„‹
16 shmulcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Sโ„‹ โˆง ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด )
17 15 16 mp3an1 โŠข ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด )
18 17 ex โŠข ( ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด ) )
19 14 18 syl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด ) )
20 19 adantr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด ) )
21 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) = ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
22 simpl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
23 ax-hvmulass โŠข ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‹ ) โ†’ ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
24 2 23 mp3an3 โŠข ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
25 14 22 24 syl2anc โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) )
26 recid2 โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ฆ ) = 1 )
27 26 oveq1d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐ต ) = ( 1 ยทโ„Ž ๐ต ) )
28 25 27 eqtr3d โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) = ( 1 ยทโ„Ž ๐ต ) )
29 ax-hvmulid โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ ( 1 ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ต )
30 2 29 ax-mp โŠข ( 1 ยทโ„Ž ๐ต ) = ๐ต
31 28 30 eqtrdi โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) = ๐ต )
32 21 31 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) = ๐ต )
33 32 eleq1d โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ( ( 1 / ๐‘ฆ ) ยทโ„Ž ๐‘ฅ ) โˆˆ ๐ด โ†” ๐ต โˆˆ ๐ด ) )
34 20 33 sylibd โŠข ( ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) )
35 34 exp31 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘ฆ โ‰  0 โ†’ ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) ) )
36 35 com23 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฆ โ‰  0 โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) ) )
37 36 imp โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ โ‰  0 โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
38 13 37 syld โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
39 38 com3r โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
40 39 expd โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) ) )
41 40 rexlimdv โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทโ„Ž ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
42 5 41 biimtrid โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
43 4 42 sylcom โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด โ†’ ( ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) ) )
44 43 rexlimdv โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ด ๐‘ฅ โ‰  0โ„Ž โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) )
45 3 44 biimtrid โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0โ„‹ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด ) )
46 snssi โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ด โ†’ { ๐ต } โŠ† ๐ด )
47 snssi โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‹ โ†’ { ๐ต } โŠ† โ„‹ )
48 2 47 ax-mp โŠข { ๐ต } โŠ† โ„‹
49 1 chssii โŠข ๐ด โŠ† โ„‹
50 48 49 occon2i โŠข ( { ๐ต } โŠ† ๐ด โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ๐ด ) ) )
51 46 50 syl โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ด โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ๐ด ) ) )
52 1 ococi โŠข ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ๐ด ) ) = ๐ด
53 51 52 sseqtrdi โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ด โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ๐ด )
54 45 53 syl6 โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0โ„‹ โ†’ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ๐ด ) )
55 54 anc2li โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0โ„‹ โ†’ ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โˆง ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ๐ด ) ) )
56 eqss โŠข ( ๐ด = ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†” ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โˆง ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โŠ† ๐ด ) )
57 55 56 syl6ibr โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด โ‰  0โ„‹ โ†’ ๐ด = ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) ) )
58 57 necon1d โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด โ‰  ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ๐ด = 0โ„‹ ) )
59 neor โŠข ( ( ๐ด = ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โˆจ ๐ด = 0โ„‹ ) โ†” ( ๐ด โ‰  ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ๐ด = 0โ„‹ ) )
60 58 59 sylibr โŠข ( ๐ด โŠ† ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โ†’ ( ๐ด = ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ { ๐ต } ) ) โˆจ ๐ด = 0โ„‹ ) )