Metamath Proof Explorer


Theorem lbsind

Description: A basis is linearly independent; that is, every element has a span which trivially intersects the span of the remainder of the basis. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses lbsss.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
lbsss.j โŠข ๐ฝ = ( LBasis โ€˜ ๐‘Š )
lbssp.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
lbsind.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
lbsind.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
lbsind.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐น )
lbsind.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐น )
Assertion lbsind ( ( ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โˆง ๐ธ โˆˆ ๐ต ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lbsss.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 lbsss.j โŠข ๐ฝ = ( LBasis โ€˜ ๐‘Š )
3 lbssp.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
4 lbsind.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
5 lbsind.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
6 lbsind.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐น )
7 lbsind.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐น )
8 eldifsn โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) )
9 elfvdm โŠข ( ๐ต โˆˆ ( LBasis โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ dom LBasis )
10 9 2 eleq2s โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†’ ๐‘Š โˆˆ dom LBasis )
11 1 4 5 6 2 3 7 islbs โŠข ( ๐‘Š โˆˆ dom LBasis โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†” ( ๐ต โІ ๐‘‰ โˆง ( ๐‘ โ€˜ ๐ต ) = ๐‘‰ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
12 10 11 syl โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†’ ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†” ( ๐ต โІ ๐‘‰ โˆง ( ๐‘ โ€˜ ๐ต ) = ๐‘‰ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) ) )
13 12 ibi โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†’ ( ๐ต โІ ๐‘‰ โˆง ( ๐‘ โ€˜ ๐ต ) = ๐‘‰ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) ) )
14 13 simp3d โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) )
15 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) )
16 sneq โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ { ๐‘ฅ } = { ๐ธ } )
17 16 difeq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) = ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) )
18 17 fveq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) = ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) )
19 15 18 eleq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ ( ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) โ†” ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
20 19 notbid โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ธ โ†’ ( ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) โ†” ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
21 oveq1 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) = ( ๐ด ยท ๐ธ ) )
22 21 eleq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) โ†” ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
23 22 notbid โŠข ( ๐‘ฆ = ๐ด โ†’ ( ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) โ†” ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
24 20 23 rspc2v โŠข ( ( ๐ธ โˆˆ ๐ต โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐‘ฅ } ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
25 14 24 syl5com โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โ†’ ( ( ๐ธ โˆˆ ๐ต โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
26 25 impl โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โˆง ๐ธ โˆˆ ๐ต ) โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) )
27 8 26 sylan2br โŠข ( ( ( ๐ต โˆˆ ๐ฝ โˆง ๐ธ โˆˆ ๐ต ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐ต โˆ– { ๐ธ } ) ) )