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Theorem lincreslvec3

Description: Property 3 of a specially modified restriction of a linear combination in a vector space. (Contributed by AV, 18-May-2019) (Proof shortened by AV, 30-Jul-2019)

Ref Expression
Hypotheses lincresunit.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑀 )
lincresunit.r 𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑀 )
lincresunit.e 𝐸 = ( Base ‘ 𝑅 )
lincresunit.u 𝑈 = ( Unit ‘ 𝑅 )
lincresunit.0 0 = ( 0g𝑅 )
lincresunit.z 𝑍 = ( 0g𝑀 )
lincresunit.n 𝑁 = ( invg𝑅 )
lincresunit.i 𝐼 = ( invr𝑅 )
lincresunit.t · = ( .r𝑅 )
lincresunit.g 𝐺 = ( 𝑠 ∈ ( 𝑆 ∖ { 𝑋 } ) ↦ ( ( 𝐼 ‘ ( 𝑁 ‘ ( 𝐹𝑋 ) ) ) · ( 𝐹𝑠 ) ) )
Assertion lincreslvec3 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝐺 ( linC ‘ 𝑀 ) ( 𝑆 ∖ { 𝑋 } ) ) = 𝑋 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lincresunit.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑀 )
2 lincresunit.r 𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑀 )
3 lincresunit.e 𝐸 = ( Base ‘ 𝑅 )
4 lincresunit.u 𝑈 = ( Unit ‘ 𝑅 )
5 lincresunit.0 0 = ( 0g𝑅 )
6 lincresunit.z 𝑍 = ( 0g𝑀 )
7 lincresunit.n 𝑁 = ( invg𝑅 )
8 lincresunit.i 𝐼 = ( invr𝑅 )
9 lincresunit.t · = ( .r𝑅 )
10 lincresunit.g 𝐺 = ( 𝑠 ∈ ( 𝑆 ∖ { 𝑋 } ) ↦ ( ( 𝐼 ‘ ( 𝑁 ‘ ( 𝐹𝑋 ) ) ) · ( 𝐹𝑠 ) ) )
11 lveclmod ( 𝑀 ∈ LVec → 𝑀 ∈ LMod )
12 11 3anim2i ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) → ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆 ) )
13 12 3ad2ant1 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆 ) )
14 simp21 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) )
15 elmapi ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) → 𝐹 : 𝑆𝐸 )
16 15 3ad2ant1 ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) → 𝐹 : 𝑆𝐸 )
17 simp3 ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) → 𝑋𝑆 )
18 ffvelcdm ( ( 𝐹 : 𝑆𝐸𝑋𝑆 ) → ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝐸 )
19 16 17 18 syl2anr ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ) → ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝐸 )
20 simpr2 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ) → ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0 )
21 2 lvecdrng ( 𝑀 ∈ LVec → 𝑅 ∈ DivRing )
22 21 3ad2ant2 ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) → 𝑅 ∈ DivRing )
23 22 adantr ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ) → 𝑅 ∈ DivRing )
24 3 4 5 drngunit ( 𝑅 ∈ DivRing → ( ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝑈 ↔ ( ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝐸 ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0 ) ) )
25 23 24 syl ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ) → ( ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝑈 ↔ ( ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝐸 ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0 ) ) )
26 19 20 25 mpbir2and ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ) → ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝑈 )
27 26 3adant3 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝑈 )
28 simp3 ( ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) → 𝐹 finSupp 0 )
29 28 3ad2ant2 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → 𝐹 finSupp 0 )
30 simp3 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 )
31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 lincresunit3 ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ∈ 𝑈𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝐺 ( linC ‘ 𝑀 ) ( 𝑆 ∖ { 𝑋 } ) ) = 𝑋 )
32 13 14 27 29 30 31 syl131anc ( ( ( 𝑆 ∈ 𝒫 𝐵𝑀 ∈ LVec ∧ 𝑋𝑆 ) ∧ ( 𝐹 ∈ ( 𝐸m 𝑆 ) ∧ ( 𝐹𝑋 ) ≠ 0𝐹 finSupp 0 ) ∧ ( 𝐹 ( linC ‘ 𝑀 ) 𝑆 ) = 𝑍 ) → ( 𝐺 ( linC ‘ 𝑀 ) ( 𝑆 ∖ { 𝑋 } ) ) = 𝑋 )