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Theorem islinds3

Description: A subset is linearly independent iff it is a basis of its span. (Contributed by Stefan O'Rear, 25-Feb-2015)

Ref Expression
Hypotheses islinds3.b ⊢ B = Base W
islinds3.k ⊢ K = LSpan ⁡ W
islinds3.x ⊢ X = W ↾ 𝑠 K ⁡ Y
islinds3.j ⊢ J = LBasis ⁡ X
Assertion islinds3 ⊢ W ∈ LMod → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ J

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 islinds3.b ⊢ B = Base W
2 islinds3.k ⊢ K = LSpan ⁡ W
3 islinds3.x ⊢ X = W ↾ 𝑠 K ⁡ Y
4 islinds3.j ⊢ J = LBasis ⁡ X
5 1 linds1 ⊢ Y ∈ LIndS ⁡ W → Y ⊆ B
6 5 a1i ⊢ W ∈ LMod → Y ∈ LIndS ⁡ W → Y ⊆ B
7 eqid ⊢ Base X = Base X
8 7 linds1 ⊢ Y ∈ LIndS ⁡ X → Y ⊆ Base X
9 3 1 ressbasss ⊢ Base X ⊆ B
10 8 9 sstrdi ⊢ Y ∈ LIndS ⁡ X → Y ⊆ B
11 10 adantr ⊢ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X → Y ⊆ B
12 11 a1i ⊢ W ∈ LMod → Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X → Y ⊆ B
13 simpl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → W ∈ LMod
14 eqid ⊢ LSubSp ⁡ W = LSubSp ⁡ W
15 1 14 2 lspcl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → K ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ W
16 1 2 lspssid ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ⊆ K ⁡ Y
17 eqid ⊢ LSpan ⁡ X = LSpan ⁡ X
18 3 2 17 14 lsslsp ⊢ W ∈ LMod ∧ K ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ W ∧ Y ⊆ K ⁡ Y → LSpan ⁡ X ⁡ Y = K ⁡ Y
19 13 15 16 18 syl3anc ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → LSpan ⁡ X ⁡ Y = K ⁡ Y
20 1 2 lspssv ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → K ⁡ Y ⊆ B
21 3 1 ressbas2 ⊢ K ⁡ Y ⊆ B → K ⁡ Y = Base X
22 20 21 syl ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → K ⁡ Y = Base X
23 19 22 eqtrd ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
24 23 biantrud ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ LIndS ⁡ W ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
25 14 3 lsslinds ⊢ W ∈ LMod ∧ K ⁡ Y ∈ LSubSp ⁡ W ∧ Y ⊆ K ⁡ Y → Y ∈ LIndS ⁡ X ↔ Y ∈ LIndS ⁡ W
26 13 15 16 25 syl3anc ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ X ↔ Y ∈ LIndS ⁡ W
27 26 bicomd ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X
28 27 anbi1d ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ W ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
29 24 28 bitrd ⊢ W ∈ LMod ∧ Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
30 29 ex ⊢ W ∈ LMod → Y ⊆ B → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
31 6 12 30 pm5.21ndd ⊢ W ∈ LMod → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
32 7 4 17 islbs4 ⊢ Y ∈ J ↔ Y ∈ LIndS ⁡ X ∧ LSpan ⁡ X ⁡ Y = Base X
33 31 32 bitr4di ⊢ W ∈ LMod → Y ∈ LIndS ⁡ W ↔ Y ∈ J