Metamath Proof Explorer


Theorem islindf

Description: Property of an independent family of vectors. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses islindf.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
islindf.v โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
islindf.k โŠข ๐พ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
islindf.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
islindf.n โŠข ๐‘ = ( Base โ€˜ ๐‘† )
islindf.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
Assertion islindf ( ( ๐‘Š โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 islindf.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 islindf.v โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
3 islindf.k โŠข ๐พ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
4 islindf.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
5 islindf.n โŠข ๐‘ = ( Base โ€˜ ๐‘† )
6 islindf.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
7 feq1 โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐‘“ : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โ†” ๐น : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) ) )
8 7 adantr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐‘“ : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โ†” ๐น : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) ) )
9 dmeq โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ dom ๐‘“ = dom ๐น )
10 9 adantr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ dom ๐‘“ = dom ๐น )
11 fveq2 โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
12 11 1 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) = ๐ต )
13 12 adantl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) = ๐ต )
14 10 13 feq23d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐น : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โ†” ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต ) )
15 8 14 bitrd โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐‘“ : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โ†” ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต ) )
16 fvex โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โˆˆ V
17 fveq2 โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘  ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) )
18 fveq2 โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘  ) = ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) )
19 18 sneqd โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } = { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } )
20 17 19 difeq12d โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) = ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) )
21 20 raleqdv โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
22 21 ralbidv โŠข ( ๐‘  = ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
23 16 22 sbcie โŠข ( [ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) / ๐‘  ] โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) )
24 fveq2 โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
25 24 4 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) = ๐‘† )
26 25 fveq2d โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) = ( Base โ€˜ ๐‘† ) )
27 26 5 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) = ๐‘ )
28 25 fveq2d โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) = ( 0g โ€˜ ๐‘† ) )
29 28 6 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) = 0 )
30 29 sneqd โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } = { 0 } )
31 27 30 difeq12d โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) = ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) )
32 31 adantl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) = ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) )
33 fveq2 โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) )
34 33 2 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) = ยท )
35 34 adantl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) = ยท )
36 eqidd โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ๐‘˜ = ๐‘˜ )
37 fveq1 โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) )
38 37 adantr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) )
39 35 36 38 oveq123d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) )
40 fveq2 โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š ) )
41 40 3 eqtr4di โŠข ( ๐‘ค = ๐‘Š โ†’ ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) = ๐พ )
42 41 adantl โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) = ๐พ )
43 imaeq1 โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) = ( ๐น โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) )
44 9 difeq1d โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) = ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) )
45 44 imaeq2d โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐น โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) = ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) )
46 43 45 eqtrd โŠข ( ๐‘“ = ๐น โ†’ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) = ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) )
47 46 adantr โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) = ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) )
48 42 47 fveq12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) = ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) )
49 39 48 eleq12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
50 49 notbid โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
51 32 50 raleqbidv โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
52 10 51 raleqbidv โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
53 23 52 bitrid โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( [ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) / ๐‘  ] โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
54 15 53 anbi12d โŠข ( ( ๐‘“ = ๐น โˆง ๐‘ค = ๐‘Š ) โ†’ ( ( ๐‘“ : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โˆง [ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) / ๐‘  ] โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) ) )
55 df-lindf โŠข LIndF = { โŸจ ๐‘“ , ๐‘ค โŸฉ โˆฃ ( ๐‘“ : dom ๐‘“ โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘ค ) โˆง [ ( Scalar โ€˜ ๐‘ค ) / ๐‘  ] โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐‘“ โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ( Base โ€˜ ๐‘  ) โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐‘  ) } ) ยฌ ( ๐‘˜ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ค ) ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ( LSpan โ€˜ ๐‘ค ) โ€˜ ( ๐‘“ โ€œ ( dom ๐‘“ โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) }
56 54 55 brabga โŠข ( ( ๐น โˆˆ ๐‘‹ โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) ) )
57 56 ancoms โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ ๐‘Œ โˆง ๐น โˆˆ ๐‘‹ ) โ†’ ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ๐ต โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘˜ โˆˆ ( ๐‘ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘˜ ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โˆˆ ( ๐พ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) ) )