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Theorem lbslsat

Description: A nonzero vector X is a basis of a line spanned by the singleton X . Spans of nonzero singletons are sometimes called "atoms", see df-lsatoms and for example lsatlspsn . (Contributed by Thierry Arnoux, 20-May-2023)

Ref Expression
Hypotheses lbslsat.v V = Base W
lbslsat.n N = LSpan W
lbslsat.z 0 ˙ = 0 W
lbslsat.y Y = W 𝑠 N X
Assertion lbslsat W LVec X V X 0 ˙ X LBasis Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lbslsat.v V = Base W
2 lbslsat.n N = LSpan W
3 lbslsat.z 0 ˙ = 0 W
4 lbslsat.y Y = W 𝑠 N X
5 lveclmod W LVec W LMod
6 snssi X V X V
7 eqid LSubSp W = LSubSp W
8 1 7 2 lspcl W LMod X V N X LSubSp W
9 5 6 8 syl2an W LVec X V N X LSubSp W
10 4 7 lsslvec W LVec N X LSubSp W Y LVec
11 9 10 syldan W LVec X V Y LVec
12 11 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ Y LVec
13 1 2 lspssid W LMod X V X N X
14 5 6 13 syl2an W LVec X V X N X
15 1 2 lspssv W LMod X V N X V
16 5 6 15 syl2an W LVec X V N X V
17 4 1 ressbas2 N X V N X = Base Y
18 16 17 syl W LVec X V N X = Base Y
19 14 18 sseqtrd W LVec X V X Base Y
20 19 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ X Base Y
21 5 adantr W LVec X V W LMod
22 eqid LSpan Y = LSpan Y
23 4 2 22 7 lsslsp W LMod N X LSubSp W X N X LSpan Y X = N X
24 21 9 14 23 syl3anc W LVec X V LSpan Y X = N X
25 24 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ LSpan Y X = N X
26 18 3adant3 W LVec X V X 0 ˙ N X = Base Y
27 25 26 eqtrd W LVec X V X 0 ˙ LSpan Y X = Base Y
28 difid X X =
29 28 fveq2i LSpan Y X X = LSpan Y
30 29 a1i W LVec X V LSpan Y X X = LSpan Y
31 30 eleq2d W LVec X V X LSpan Y X X X LSpan Y
32 31 biimpa W LVec X V X LSpan Y X X X LSpan Y
33 lveclmod Y LVec Y LMod
34 eqid 0 Y = 0 Y
35 34 22 lsp0 Y LMod LSpan Y = 0 Y
36 11 33 35 3syl W LVec X V LSpan Y = 0 Y
37 36 adantr W LVec X V X LSpan Y X X LSpan Y = 0 Y
38 32 37 eleqtrd W LVec X V X LSpan Y X X X 0 Y
39 elsni X 0 Y X = 0 Y
40 38 39 syl W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 Y
41 lmodgrp W LMod W Grp
42 grpmnd W Grp W Mnd
43 21 41 42 3syl W LVec X V W Mnd
44 3 1 2 0ellsp W LMod X V 0 ˙ N X
45 5 6 44 syl2an W LVec X V 0 ˙ N X
46 4 1 3 ress0g W Mnd 0 ˙ N X N X V 0 ˙ = 0 Y
47 43 45 16 46 syl3anc W LVec X V 0 ˙ = 0 Y
48 47 adantr W LVec X V X LSpan Y X X 0 ˙ = 0 Y
49 40 48 eqtr4d W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 ˙
50 49 ex W LVec X V X LSpan Y X X X = 0 ˙
51 50 necon3ad W LVec X V X 0 ˙ ¬ X LSpan Y X X
52 51 3impia W LVec X V X 0 ˙ ¬ X LSpan Y X X
53 id x = X x = X
54 sneq x = X x = X
55 54 difeq2d x = X X x = X X
56 55 fveq2d x = X LSpan Y X x = LSpan Y X X
57 53 56 eleq12d x = X x LSpan Y X x X LSpan Y X X
58 57 notbid x = X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
59 58 ralsng X V x X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
60 59 3ad2ant2 W LVec X V X 0 ˙ x X ¬ x LSpan Y X x ¬ X LSpan Y X X
61 52 60 mpbird W LVec X V X 0 ˙ x X ¬ x LSpan Y X x
62 eqid Base Y = Base Y
63 eqid LBasis Y = LBasis Y
64 62 63 22 islbs2 Y LVec X LBasis Y X Base Y LSpan Y X = Base Y x X ¬ x LSpan Y X x
65 64 biimpar Y LVec X Base Y LSpan Y X = Base Y x X ¬ x LSpan Y X x X LBasis Y
66 12 20 27 61 65 syl13anc W LVec X V X 0 ˙ X LBasis Y