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Theorem lindfrn

Description: The range of an independent family is an independent set. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015)

Ref Expression
Assertion lindfrn ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ran ⁡ F ∈ LIndS ⁡ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqid ⊢ Base W = Base W
2 1 lindff ⊢ F LIndF W ∧ W ∈ LMod → F : dom ⁡ F ⟶ Base W
3 2 ancoms ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → F : dom ⁡ F ⟶ Base W
4 3 frnd ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ran ⁡ F ⊆ Base W
5 simpll ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F → W ∈ LMod
6 imassrn ⊢ F dom ⁡ F ∖ y ⊆ ran ⁡ F
7 6 4 sstrid ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → F dom ⁡ F ∖ y ⊆ Base W
8 7 adantr ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F → F dom ⁡ F ∖ y ⊆ Base W
9 3 ffund ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → Fun ⁡ F
10 eldifsn ⊢ x ∈ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ↔ x ∈ ran ⁡ F ∧ x ≠ F ⁡ y
11 funfn ⊢ Fun ⁡ F ↔ F Fn dom ⁡ F
12 fvelrnb ⊢ F Fn dom ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ k ∈ dom ⁡ F F ⁡ k = x
13 11 12 sylbi ⊢ Fun ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ k ∈ dom ⁡ F F ⁡ k = x
14 13 adantr ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F ↔ ∃ k ∈ dom ⁡ F F ⁡ k = x
15 difss ⊢ dom ⁡ F ∖ y ⊆ dom ⁡ F
16 15 jctr ⊢ Fun ⁡ F → Fun ⁡ F ∧ dom ⁡ F ∖ y ⊆ dom ⁡ F
17 16 ad2antrr ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → Fun ⁡ F ∧ dom ⁡ F ∖ y ⊆ dom ⁡ F
18 simpl ⊢ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → k ∈ dom ⁡ F
19 fveq2 ⊢ k = y → F ⁡ k = F ⁡ y
20 19 necon3i ⊢ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → k ≠ y
21 20 adantl ⊢ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → k ≠ y
22 eldifsn ⊢ k ∈ dom ⁡ F ∖ y ↔ k ∈ dom ⁡ F ∧ k ≠ y
23 18 21 22 sylanbrc ⊢ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → k ∈ dom ⁡ F ∖ y
24 23 adantl ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → k ∈ dom ⁡ F ∖ y
25 funfvima2 ⊢ Fun ⁡ F ∧ dom ⁡ F ∖ y ⊆ dom ⁡ F → k ∈ dom ⁡ F ∖ y → F ⁡ k ∈ F dom ⁡ F ∖ y
26 17 24 25 sylc ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ dom ⁡ F ∧ F ⁡ k ≠ F ⁡ y → F ⁡ k ∈ F dom ⁡ F ∖ y
27 26 expr ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ dom ⁡ F → F ⁡ k ≠ F ⁡ y → F ⁡ k ∈ F dom ⁡ F ∖ y
28 neeq1 ⊢ F ⁡ k = x → F ⁡ k ≠ F ⁡ y ↔ x ≠ F ⁡ y
29 eleq1 ⊢ F ⁡ k = x → F ⁡ k ∈ F dom ⁡ F ∖ y ↔ x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
30 28 29 imbi12d ⊢ F ⁡ k = x → F ⁡ k ≠ F ⁡ y → F ⁡ k ∈ F dom ⁡ F ∖ y ↔ x ≠ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
31 27 30 syl5ibcom ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ dom ⁡ F → F ⁡ k = x → x ≠ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
32 31 rexlimdva ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → ∃ k ∈ dom ⁡ F F ⁡ k = x → x ≠ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
33 14 32 sylbid ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F → x ≠ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
34 33 impd ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F ∧ x ≠ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
35 10 34 biimtrid ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → x ∈ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y → x ∈ F dom ⁡ F ∖ y
36 35 ssrdv ⊢ Fun ⁡ F ∧ y ∈ dom ⁡ F → ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ F dom ⁡ F ∖ y
37 9 36 sylan ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F → ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ F dom ⁡ F ∖ y
38 eqid ⊢ LSpan ⁡ W = LSpan ⁡ W
39 1 38 lspss ⊢ W ∈ LMod ∧ F dom ⁡ F ∖ y ⊆ Base W ∧ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ F dom ⁡ F ∖ y → LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ LSpan ⁡ W ⁡ F dom ⁡ F ∖ y
40 5 8 37 39 syl3anc ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F → LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ LSpan ⁡ W ⁡ F dom ⁡ F ∖ y
41 40 adantrr ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y ⊆ LSpan ⁡ W ⁡ F dom ⁡ F ∖ y
42 simplr ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → F LIndF W
43 simprl ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → y ∈ dom ⁡ F
44 eldifi ⊢ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → k ∈ Base Scalar ⁡ W
45 44 ad2antll ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → k ∈ Base Scalar ⁡ W
46 eldifsni ⊢ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → k ≠ 0 Scalar ⁡ W
47 46 ad2antll ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → k ≠ 0 Scalar ⁡ W
48 eqid ⊢ ⋅ W = ⋅ W
49 eqid ⊢ Scalar ⁡ W = Scalar ⁡ W
50 eqid ⊢ 0 Scalar ⁡ W = 0 Scalar ⁡ W
51 eqid ⊢ Base Scalar ⁡ W = Base Scalar ⁡ W
52 48 38 49 50 51 lindfind ⊢ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∧ k ≠ 0 Scalar ⁡ W → ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ F dom ⁡ F ∖ y
53 42 43 45 47 52 syl22anc ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ F dom ⁡ F ∖ y
54 41 53 ssneldd ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W ∧ y ∈ dom ⁡ F ∧ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W → ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
55 54 ralrimivva ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ∀ y ∈ dom ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
56 9 funfnd ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → F Fn dom ⁡ F
57 oveq2 ⊢ x = F ⁡ y → k ⋅ W x = k ⋅ W F ⁡ y
58 sneq ⊢ x = F ⁡ y → x = F ⁡ y
59 58 difeq2d ⊢ x = F ⁡ y → ran ⁡ F ∖ x = ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
60 59 fveq2d ⊢ x = F ⁡ y → LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x = LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
61 57 60 eleq12d ⊢ x = F ⁡ y → k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x ↔ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
62 61 notbid ⊢ x = F ⁡ y → ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x ↔ ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
63 62 ralbidv ⊢ x = F ⁡ y → ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x ↔ ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
64 63 ralrn ⊢ F Fn dom ⁡ F → ∀ x ∈ ran ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x ↔ ∀ y ∈ dom ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
65 56 64 syl ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ∀ x ∈ ran ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x ↔ ∀ y ∈ dom ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W F ⁡ y ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ F ⁡ y
66 55 65 mpbird ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ∀ x ∈ ran ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x
67 1 48 38 49 51 50 islinds2 ⊢ W ∈ LMod → ran ⁡ F ∈ LIndS ⁡ W ↔ ran ⁡ F ⊆ Base W ∧ ∀ x ∈ ran ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x
68 67 adantr ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ran ⁡ F ∈ LIndS ⁡ W ↔ ran ⁡ F ⊆ Base W ∧ ∀ x ∈ ran ⁡ F ∀ k ∈ Base Scalar ⁡ W ∖ 0 Scalar ⁡ W ¬ k ⋅ W x ∈ LSpan ⁡ W ⁡ ran ⁡ F ∖ x
69 4 66 68 mpbir2and ⊢ W ∈ LMod ∧ F LIndF W → ran ⁡ F ∈ LIndS ⁡ W