Metamath Proof Explorer


Theorem lindsind

Description: A linearly independent set 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 lindsind ( ( ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( 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 โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ธ โˆˆ 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 โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) )
10 elfvdm โŠข ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ dom LIndS )
11 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
12 11 1 2 3 5 4 islinds2 โŠข ( ๐‘Š โˆˆ dom LIndS โ†’ ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†” ( ๐น โŠ† ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) )
13 10 12 syl โŠข ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†” ( ๐น โŠ† ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) ) )
14 13 ibi โŠข ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ ( ๐น โŠ† ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) )
15 14 simprd โŠข ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โ†’ โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) )
16 15 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) )
17 oveq2 โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) = ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) )
18 sneq โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ { ๐‘’ } = { ๐ธ } )
19 18 difeq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) = ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) )
20 19 fveq2d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) = ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) )
21 17 20 eleq12d โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) โ†” ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
22 21 notbid โŠข ( ๐‘’ = ๐ธ โ†’ ( ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) โ†” ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
23 oveq1 โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) = ( ๐ด ยท ๐ธ ) )
24 23 eleq1d โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) โ†” ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
25 24 notbid โŠข ( ๐‘Ž = ๐ด โ†’ ( ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) โ†” ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) ) )
26 22 25 rspc2va โŠข ( ( ( ๐ธ โˆˆ ๐น โˆง ๐ด โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ) โˆง โˆ€ ๐‘’ โˆˆ ๐น โˆ€ ๐‘Ž โˆˆ ( ๐พ โˆ– { 0 } ) ยฌ ( ๐‘Ž ยท ๐‘’ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐‘’ } ) ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) )
27 6 9 16 26 syl21anc โŠข ( ( ( ๐น โˆˆ ( LIndS โ€˜ ๐‘Š ) โˆง ๐ธ โˆˆ ๐น ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ๐พ โˆง ๐ด โ‰  0 ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ด ยท ๐ธ ) โˆˆ ( ๐‘ โ€˜ ( ๐น โˆ– { ๐ธ } ) ) )