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Theorem prjspersym

Description: The relation in PrjSp is symmetric. (Contributed by Steven Nguyen, 1-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses prjsprel.1 ⊢ ∼ = { ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ∣ ( ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑙 ∈ 𝐾 𝑥 = ( 𝑙 · 𝑦 ) ) }
prjspertr.b ⊢ 𝐵 = ( ( Base ‘ 𝑉 ) ∖ { ( 0g ‘ 𝑉 ) } )
prjspertr.s ⊢ 𝑆 = ( Scalar ‘ 𝑉 )
prjspertr.x ⊢ · = ( ·𝑠 ‘ 𝑉 )
prjspertr.k ⊢ 𝐾 = ( Base ‘ 𝑆 )
Assertion prjspersym ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) → 𝑌 ∼ 𝑋 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prjsprel.1 ⊢ ∼ = { ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ∣ ( ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑙 ∈ 𝐾 𝑥 = ( 𝑙 · 𝑦 ) ) }
2 prjspertr.b ⊢ 𝐵 = ( ( Base ‘ 𝑉 ) ∖ { ( 0g ‘ 𝑉 ) } )
3 prjspertr.s ⊢ 𝑆 = ( Scalar ‘ 𝑉 )
4 prjspertr.x ⊢ · = ( ·𝑠 ‘ 𝑉 )
5 prjspertr.k ⊢ 𝐾 = ( Base ‘ 𝑆 )
6 simpllr ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑋 ∼ 𝑌 )
7 1 prjsprel ⊢ ( 𝑋 ∼ 𝑌 ↔ ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) )
8 pm3.22 ⊢ ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑌 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ) )
9 8 adantr ⊢ ( ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ( 𝑌 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ) )
10 7 9 sylbi ⊢ ( 𝑋 ∼ 𝑌 → ( 𝑌 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ) )
11 6 10 syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ( 𝑌 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ) )
12 oveq1 ⊢ ( 𝑛 = ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) → ( 𝑛 · 𝑋 ) = ( ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) · 𝑋 ) )
13 12 eqeq2d ⊢ ( 𝑛 = ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) → ( 𝑌 = ( 𝑛 · 𝑋 ) ↔ 𝑌 = ( ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) · 𝑋 ) ) )
14 simplll ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑉 ∈ LVec )
15 3 lvecdrng ⊢ ( 𝑉 ∈ LVec → 𝑆 ∈ DivRing )
16 14 15 syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑆 ∈ DivRing )
17 simplr ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑚 ∈ 𝐾 )
18 simpll ⊢ ( ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑋 ∈ 𝐵 )
19 7 18 sylbi ⊢ ( 𝑋 ∼ 𝑌 → 𝑋 ∈ 𝐵 )
20 eldifsni ⊢ ( 𝑋 ∈ ( ( Base ‘ 𝑉 ) ∖ { ( 0g ‘ 𝑉 ) } ) → 𝑋 ≠ ( 0g ‘ 𝑉 ) )
21 20 2 eleq2s ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ≠ ( 0g ‘ 𝑉 ) )
22 6 19 21 3syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑋 ≠ ( 0g ‘ 𝑉 ) )
23 simplr ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) )
24 simpr ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) )
25 24 oveq1d ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → ( 𝑚 · 𝑌 ) = ( ( 0g ‘ 𝑆 ) · 𝑌 ) )
26 lveclmod ⊢ ( 𝑉 ∈ LVec → 𝑉 ∈ LMod )
27 26 ad4antr ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → 𝑉 ∈ LMod )
28 simplr ⊢ ( ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑌 ∈ 𝐵 )
29 7 28 sylbi ⊢ ( 𝑋 ∼ 𝑌 → 𝑌 ∈ 𝐵 )
30 eldifi ⊢ ( 𝑌 ∈ ( ( Base ‘ 𝑉 ) ∖ { ( 0g ‘ 𝑉 ) } ) → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
31 30 2 eleq2s ⊢ ( 𝑌 ∈ 𝐵 → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
32 6 29 31 3syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
33 32 adantr ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
34 eqid ⊢ ( Base ‘ 𝑉 ) = ( Base ‘ 𝑉 )
35 eqid ⊢ ( 0g ‘ 𝑆 ) = ( 0g ‘ 𝑆 )
36 eqid ⊢ ( 0g ‘ 𝑉 ) = ( 0g ‘ 𝑉 )
37 34 3 4 35 36 lmod0vs ⊢ ( ( 𝑉 ∈ LMod ∧ 𝑌 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) ) → ( ( 0g ‘ 𝑆 ) · 𝑌 ) = ( 0g ‘ 𝑉 ) )
38 27 33 37 syl2anc ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → ( ( 0g ‘ 𝑆 ) · 𝑌 ) = ( 0g ‘ 𝑉 ) )
39 23 25 38 3eqtrd ⊢ ( ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) ∧ 𝑚 = ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → 𝑋 = ( 0g ‘ 𝑉 ) )
40 22 39 mteqand ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑚 ≠ ( 0g ‘ 𝑆 ) )
41 eqid ⊢ ( invr ‘ 𝑆 ) = ( invr ‘ 𝑆 )
42 5 35 41 drnginvrcl ⊢ ( ( 𝑆 ∈ DivRing ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ∧ 𝑚 ≠ ( 0g ‘ 𝑆 ) ) → ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) ∈ 𝐾 )
43 16 17 40 42 syl3anc ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) ∈ 𝐾 )
44 simpr ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) )
45 nelsn ⊢ ( 𝑚 ≠ ( 0g ‘ 𝑆 ) → ¬ 𝑚 ∈ { ( 0g ‘ 𝑆 ) } )
46 40 45 syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ¬ 𝑚 ∈ { ( 0g ‘ 𝑆 ) } )
47 17 46 eldifd ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑚 ∈ ( 𝐾 ∖ { ( 0g ‘ 𝑆 ) } ) )
48 eldifi ⊢ ( 𝑋 ∈ ( ( Base ‘ 𝑉 ) ∖ { ( 0g ‘ 𝑉 ) } ) → 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
49 48 2 eleq2s ⊢ ( 𝑋 ∈ 𝐵 → 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
50 6 19 49 3syl ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑋 ∈ ( Base ‘ 𝑉 ) )
51 34 4 3 5 35 41 14 47 50 32 lvecinv ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ( 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ↔ 𝑌 = ( ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) · 𝑋 ) ) )
52 44 51 mpbid ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑌 = ( ( ( invr ‘ 𝑆 ) ‘ 𝑚 ) · 𝑋 ) )
53 13 43 52 rspcedvdw ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ∃ 𝑛 ∈ 𝐾 𝑌 = ( 𝑛 · 𝑋 ) )
54 1 prjsprel ⊢ ( 𝑌 ∼ 𝑋 ↔ ( ( 𝑌 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑛 ∈ 𝐾 𝑌 = ( 𝑛 · 𝑋 ) ) )
55 11 53 54 sylanbrc ⊢ ( ( ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) ∧ 𝑚 ∈ 𝐾 ) ∧ 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → 𝑌 ∼ 𝑋 )
56 simpr ⊢ ( ( ( 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ 𝑌 ∈ 𝐵 ) ∧ ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) ) → ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) )
57 7 56 sylbi ⊢ ( 𝑋 ∼ 𝑌 → ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) )
58 57 adantl ⊢ ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) → ∃ 𝑚 ∈ 𝐾 𝑋 = ( 𝑚 · 𝑌 ) )
59 55 58 r19.29a ⊢ ( ( 𝑉 ∈ LVec ∧ 𝑋 ∼ 𝑌 ) → 𝑌 ∼ 𝑋 )