Metamath Proof Explorer


Theorem lmod0rng

Description: If the scalar ring of a module is the zero ring, the module is the zero module, i.e. the base set of the module is the singleton consisting of the identity element only. (Contributed by AV, 17-Apr-2019)

Ref Expression
Assertion lmod0rng ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ )
2 1 lmodring โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring )
3 0ringnnzr โŠข ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = 1 โ†” ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing ) )
4 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
5 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
6 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
7 4 5 6 0ring01eq โŠข ( ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โˆง ( โ™ฏ โ€˜ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = 1 ) โ†’ ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) )
8 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
9 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ )
10 8 1 9 6 lmodvs1 โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ๐‘ฃ )
11 eqcom โŠข ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ๐‘ฃ โ†” ๐‘ฃ = ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) )
12 11 biimpi โŠข ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ๐‘ฃ โ†’ ๐‘ฃ = ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) )
13 oveq1 โŠข ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) )
14 13 eqcoms โŠข ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) )
15 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘€ )
16 8 1 9 5 15 lmod0vs โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) )
17 14 16 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) )
18 12 17 sylan9eq โŠข ( ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ๐‘ฃ โˆง ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) ) โ†’ ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) )
19 18 exp32 โŠข ( ( ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ ) = ๐‘ฃ โ†’ ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) ) )
20 10 19 mpcom โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) )
21 20 com12 โŠข ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) )
22 21 impl โŠข ( ( ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod ) โˆง ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) )
23 22 ralrimiva โŠข ( ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) )
24 8 lmodbn0 โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) โ‰  โˆ… )
25 eqsn โŠข ( ( Base โ€˜ ๐‘€ ) โ‰  โˆ… โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } โ†” โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) )
26 24 25 syl โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } โ†” โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) )
27 26 adantl โŠข ( ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod ) โ†’ ( ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } โ†” โˆ€ ๐‘ฃ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฃ = ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) ) )
28 23 27 mpbird โŠข ( ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ LMod ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } )
29 28 ex โŠข ( ( 0g โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( 1r โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) )
30 7 29 syl โŠข ( ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โˆง ( โ™ฏ โ€˜ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = 1 ) โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) )
31 30 ex โŠข ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โ†’ ( ( โ™ฏ โ€˜ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = 1 โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) ) )
32 3 31 sylbird โŠข ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โ†’ ( ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) ) )
33 32 com23 โŠข ( ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ Ring โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) ) )
34 2 33 mpcom โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } ) )
35 34 imp โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ยฌ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ NzRing ) โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = { ( 0g โ€˜ ๐‘€ ) } )