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Theorem nellindf

Description: A nonzero coefficient vector whose weighted combination of F sums to the zero vector implies that F is not linearly independent. (Contributed by Jiamin Zhao, 27-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses nellindf.b ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑊 )
nellindf.r ⊢ 𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
nellindf.t ⊢ · = ( ·𝑠 ‘ 𝑊 )
nellindf.z ⊢ 0 = ( 0g ‘ 𝑊 )
nellindf.y ⊢ 𝑌 = ( 0g ‘ 𝑅 )
nellindf.l ⊢ 𝐿 = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
Assertion nellindf ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ¬ 𝐹 LIndF 𝑊 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nellindf.b ⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑊 )
2 nellindf.r ⊢ 𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
3 nellindf.t ⊢ · = ( ·𝑠 ‘ 𝑊 )
4 nellindf.z ⊢ 0 = ( 0g ‘ 𝑊 )
5 nellindf.y ⊢ 𝑌 = ( 0g ‘ 𝑅 )
6 nellindf.l ⊢ 𝐿 = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
7 simpr2 ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) )
8 7 neneqd ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ¬ 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) )
9 simpr3 ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 )
10 simpr1 ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → 𝐾 ∈ 𝐿 )
11 oveq1 ⊢ ( 𝑥 = 𝐾 → ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) = ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) )
12 11 oveq2d ⊢ ( 𝑥 = 𝐾 → ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) )
13 12 eqeq1d ⊢ ( 𝑥 = 𝐾 → ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ↔ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) )
14 eqeq1 ⊢ ( 𝑥 = 𝐾 → ( 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ↔ 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) )
15 13 14 imbi12d ⊢ ( 𝑥 = 𝐾 → ( ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ↔ ( ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ) )
16 15 rspcv ⊢ ( 𝐾 ∈ 𝐿 → ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) → ( ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ) )
17 10 16 syl ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) → ( ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ) )
18 9 17 mpid ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ( ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) → 𝐾 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) )
19 8 18 mtod ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ¬ ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) )
20 1 2 3 4 5 6 islindf4 ⊢ ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) → ( 𝐹 LIndF 𝑊 ↔ ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ) )
21 20 adantr ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ( 𝐹 LIndF 𝑊 ↔ ∀ 𝑥 ∈ 𝐿 ( ( 𝑊 Σg ( 𝑥 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 → 𝑥 = ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ) ) )
22 19 21 mtbird ⊢ ( ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐼 ∈ V ∧ 𝐹 : 𝐼 ⟶ 𝐵 ) ∧ ( 𝐾 ∈ 𝐿 ∧ 𝐾 ≠ ( 𝐼 × { 𝑌 } ) ∧ ( 𝑊 Σg ( 𝐾 ∘f · 𝐹 ) ) = 0 ) ) → ¬ 𝐹 LIndF 𝑊 )