Metamath Proof Explorer


Theorem lindfind

Description: A linearly independent family is independent: no nonzero element multiple can be expressed as a linear combination of the others. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses lindfind.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
lindfind.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
lindfind.l โŠข ๐ฟ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
lindfind.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐ฟ )
lindfind.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐ฟ )
Assertion lindfind ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lindfind.s โŠข ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
2 lindfind.n โŠข ๐‘ = ( LSpan โ€˜ ๐‘Š )
3 lindfind.l โŠข ๐ฟ = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
4 lindfind.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐ฟ )
5 lindfind.k โŠข ๐พ = ( Base โ€˜ ๐ฟ )
6 simplr โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ธ โˆˆ dom ๐น )
7 eldifsn โŠข ( ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) โ†” ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) )
8 7 biimpri โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) )
9 8 adantl โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) )
10 simpll โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐น LIndF ๐‘Š )
11 3 5 elbasfv โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐พ โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
12 11 ad2antrl โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ V )
13 rellindf โŠข Rel LIndF
14 13 brrelex1i โŠข ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†’ ๐น โˆˆ V )
15 14 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐น โˆˆ V )
16 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
17 16 1 2 3 5 4 islindf โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ V โˆง ๐น โˆˆ V ) โ†’ ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) ) )
18 12 15 17 syl2anc โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ( ๐น LIndF ๐‘Š โ†” ( ๐น : dom ๐น โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) ) )
19 10 18 mpbid โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ( ๐น : dom ๐น โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) )
20 19 simprd โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘’ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) )
21 fveq2 โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) = ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) )
22 21 oveq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) = ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) )
23 sneq โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ { ๐‘’ } = { ๐ธ } )
24 23 difeq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) = ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) )
25 24 imaeq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) = ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) )
26 25 fveq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) = ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
27 22 26 eleq12d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) โ†” ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) ) )
28 27 notbid โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) โ†” ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) ) )
29 oveq1 โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) = ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) )
30 29 eleq1d โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) โ†” ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) ) )
31 30 notbid โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) โ†” ยฌ ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) ) )
32 28 31 rspc2va โŠข ( ( ( ๐ธ โˆˆ dom ๐น โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ dom ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ( ๐น โ€˜ ๐‘’ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
33 6 9 20 32 syl21anc โŠข ( ( ( ๐น LIndF ๐‘Š โˆง ๐ธ โˆˆ dom ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ( ๐น โ€˜ ๐ธ ) ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โ€œ ( dom ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )