Metamath Proof Explorer


Theorem lcfrlem33

Description: Lemma for lcfr . (Contributed by NM, 10-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lcfrlem17.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
lcfrlem17.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem17.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
lcfrlem17.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.a โŠข ๐ด = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem17.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
lcfrlem17.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
lcfrlem17.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
lcfrlem17.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
lcfrlem22.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
lcfrlem24.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem24.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem24.q โŠข ๐‘„ = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem24.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem24.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†ฆ ( ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘… โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘ฅ } ) ๐‘ฃ = ( ๐‘ค + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ฅ ) ) ) ) )
lcfrlem24.ib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
lcfrlem24.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem25.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
lcfrlem28.jn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ๐‘„ )
lcfrlem29.i โŠข ๐น = ( invr โ€˜ ๐‘† )
lcfrlem30.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
lcfrlem30.c โŠข ๐ถ = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
lcfrlem33.xi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) = ๐‘„ )
Assertion lcfrlem33 ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lcfrlem17.h โŠข ๐ป = ( LHyp โ€˜ ๐พ )
2 lcfrlem17.o โŠข โŠฅ = ( ( ocH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
3 lcfrlem17.u โŠข ๐‘ˆ = ( ( DVecH โ€˜ ๐พ ) โ€˜ ๐‘Š )
4 lcfrlem17.v โŠข ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘ˆ )
5 lcfrlem17.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐‘ˆ )
6 lcfrlem17.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘ˆ )
7 lcfrlem17.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘ˆ )
8 lcfrlem17.a โŠข ๐ด = ( LSAtoms โ€˜ ๐‘ˆ )
9 lcfrlem17.k โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐พ โˆˆ HL โˆง ๐‘Š โˆˆ ๐ป ) )
10 lcfrlem17.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
11 lcfrlem17.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) )
12 lcfrlem17.ne โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ } ) โ‰  ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘Œ } ) )
13 lcfrlem22.b โŠข ๐ต = ( ( ๐‘ โ€˜ { ๐‘‹ , ๐‘Œ } ) โˆฉ ( โŠฅ โ€˜ { ( ๐‘‹ + ๐‘Œ ) } ) )
14 lcfrlem24.t โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ˆ )
15 lcfrlem24.s โŠข ๐‘† = ( Scalar โ€˜ ๐‘ˆ )
16 lcfrlem24.q โŠข ๐‘„ = ( 0g โ€˜ ๐‘† )
17 lcfrlem24.r โŠข ๐‘… = ( Base โ€˜ ๐‘† )
18 lcfrlem24.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘ฅ โˆˆ ( ๐‘‰ โˆ– { 0 } ) โ†ฆ ( ๐‘ฃ โˆˆ ๐‘‰ โ†ฆ ( โ„ฉ ๐‘˜ โˆˆ ๐‘… โˆƒ ๐‘ค โˆˆ ( โŠฅ โ€˜ { ๐‘ฅ } ) ๐‘ฃ = ( ๐‘ค + ( ๐‘˜ ยท ๐‘ฅ ) ) ) ) )
19 lcfrlem24.ib โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐ต )
20 lcfrlem24.l โŠข ๐ฟ = ( LKer โ€˜ ๐‘ˆ )
21 lcfrlem25.d โŠข ๐ท = ( LDual โ€˜ ๐‘ˆ )
22 lcfrlem28.jn โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ๐‘„ )
23 lcfrlem29.i โŠข ๐น = ( invr โ€˜ ๐‘† )
24 lcfrlem30.m โŠข โˆ’ = ( -g โ€˜ ๐ท )
25 lcfrlem30.c โŠข ๐ถ = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
26 lcfrlem33.xi โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) = ๐‘„ )
27 26 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) = ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ๐‘„ ) )
28 1 3 9 dvhlmod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LMod )
29 15 lmodring โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
30 28 29 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ Ring )
31 1 3 9 dvhlvec โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ˆ โˆˆ LVec )
32 15 lvecdrng โŠข ( ๐‘ˆ โˆˆ LVec โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
33 31 32 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โˆˆ DivRing )
34 eqid โŠข ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) = ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ )
35 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ท ) = ( 0g โ€˜ ๐ท )
36 eqid โŠข { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } = { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) }
37 1 2 3 4 5 14 15 17 6 34 20 21 35 36 18 9 11 lcfrlem10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
38 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 lcfrlem22 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ ๐ด )
39 4 8 28 38 lsatssv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โŠ† ๐‘‰ )
40 39 19 sseldd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ )
41 15 17 4 34 lflcl โŠข ( ( ๐‘ˆ โˆˆ LMod โˆง ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆง ๐ผ โˆˆ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โˆˆ ๐‘… )
42 28 37 40 41 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โˆˆ ๐‘… )
43 17 16 23 drnginvrcl โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ DivRing โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โˆˆ ๐‘… โˆง ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) โ‰  ๐‘„ ) โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) โˆˆ ๐‘… )
44 33 42 22 43 syl3anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) โˆˆ ๐‘… )
45 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘† ) = ( .r โ€˜ ๐‘† )
46 17 45 16 ringrz โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ Ring โˆง ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) โˆˆ ๐‘… ) โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ๐‘„ ) = ๐‘„ )
47 30 44 46 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ๐‘„ ) = ๐‘„ )
48 27 47 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) = ๐‘„ )
49 48 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( ๐‘„ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) )
50 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท )
51 34 15 16 21 50 35 28 37 ldual0vs โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘„ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
52 49 51 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) = ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
53 52 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) = ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( 0g โ€˜ ๐ท ) ) )
54 21 28 ldualgrp โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ท โˆˆ Grp )
55 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐ท ) = ( Base โ€˜ ๐ท )
56 1 2 3 4 5 14 15 17 6 34 20 21 35 36 18 9 10 lcfrlem10 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) )
57 34 21 55 28 56 ldualelvbase โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ท ) )
58 55 35 24 grpsubid1 โŠข ( ( ๐ท โˆˆ Grp โˆง ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ท ) ) โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( 0g โ€˜ ๐ท ) ) = ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) )
59 54 57 58 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( 0g โ€˜ ๐ท ) ) = ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) )
60 53 59 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆ’ ( ( ( ๐น โ€˜ ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( .r โ€˜ ๐‘† ) ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ€˜ ๐ผ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐ท ) ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘Œ ) ) ) = ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) )
61 25 60 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ = ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) )
62 1 2 3 4 5 14 15 17 6 34 20 21 35 36 18 9 10 lcfrlem13 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐ท ) } ) )
63 eldifsni โŠข ( ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โˆˆ ( { ๐‘“ โˆˆ ( LFnl โ€˜ ๐‘ˆ ) โˆฃ ( โŠฅ โ€˜ ( โŠฅ โ€˜ ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) ) ) = ( ๐ฟ โ€˜ ๐‘“ ) } โˆ– { ( 0g โ€˜ ๐ท ) } ) โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
64 62 63 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ฝ โ€˜ ๐‘‹ ) โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )
65 61 64 eqnetrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โ‰  ( 0g โ€˜ ๐ท ) )