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Theorem lspsneq

Description: Equal spans of singletons must have proportional vectors. See lspsnss2 for comparable span version. TODO: can proof be shortened? (Contributed by NM, 21-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lspsneq.v V = Base W
lspsneq.s S = Scalar W
lspsneq.k K = Base S
lspsneq.o 0 ˙ = 0 S
lspsneq.t · ˙ = W
lspsneq.n N = LSpan W
lspsneq.w φ W LVec
lspsneq.x φ X V
lspsneq.y φ Y V
Assertion lspsneq φ N X = N Y k K 0 ˙ X = k · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lspsneq.v V = Base W
2 lspsneq.s S = Scalar W
3 lspsneq.k K = Base S
4 lspsneq.o 0 ˙ = 0 S
5 lspsneq.t · ˙ = W
6 lspsneq.n N = LSpan W
7 lspsneq.w φ W LVec
8 lspsneq.x φ X V
9 lspsneq.y φ Y V
10 lveclmod W LVec W LMod
11 7 10 syl φ W LMod
12 2 lmodring W LMod S Ring
13 eqid 1 S = 1 S
14 3 13 ringidcl S Ring 1 S K
15 11 12 14 3syl φ 1 S K
16 2 lvecdrng W LVec S DivRing
17 4 13 drngunz S DivRing 1 S 0 ˙
18 7 16 17 3syl φ 1 S 0 ˙
19 eldifsn 1 S K 0 ˙ 1 S K 1 S 0 ˙
20 15 18 19 sylanbrc φ 1 S K 0 ˙
21 20 ad2antrr φ N X = N Y Y = 0 W 1 S K 0 ˙
22 eqid 0 W = 0 W
23 1 22 lmod0vcl W LMod 0 W V
24 1 2 5 13 lmodvs1 W LMod 0 W V 1 S · ˙ 0 W = 0 W
25 11 23 24 syl2anc2 φ 1 S · ˙ 0 W = 0 W
26 25 ad2antrr φ N X = N Y Y = 0 W 1 S · ˙ 0 W = 0 W
27 oveq2 Y = 0 W 1 S · ˙ Y = 1 S · ˙ 0 W
28 27 adantl φ N X = N Y Y = 0 W 1 S · ˙ Y = 1 S · ˙ 0 W
29 11 adantr φ N X = N Y W LMod
30 8 adantr φ N X = N Y X V
31 9 adantr φ N X = N Y Y V
32 simpr φ N X = N Y N X = N Y
33 1 22 6 29 30 31 32 lspsneq0b φ N X = N Y X = 0 W Y = 0 W
34 33 biimpar φ N X = N Y Y = 0 W X = 0 W
35 26 28 34 3eqtr4rd φ N X = N Y Y = 0 W X = 1 S · ˙ Y
36 oveq1 j = 1 S j · ˙ Y = 1 S · ˙ Y
37 36 rspceeqv 1 S K 0 ˙ X = 1 S · ˙ Y j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
38 21 35 37 syl2anc φ N X = N Y Y = 0 W j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
39 eqimss N X = N Y N X N Y
40 39 adantl φ N X = N Y N X N Y
41 eqid LSubSp W = LSubSp W
42 1 41 6 lspsncl W LMod Y V N Y LSubSp W
43 11 9 42 syl2anc φ N Y LSubSp W
44 43 adantr φ N X = N Y N Y LSubSp W
45 1 41 6 29 44 30 lspsnel5 φ N X = N Y X N Y N X N Y
46 40 45 mpbird φ N X = N Y X N Y
47 2 3 1 5 6 lspsnel W LMod Y V X N Y j K X = j · ˙ Y
48 29 31 47 syl2anc φ N X = N Y X N Y j K X = j · ˙ Y
49 46 48 mpbid φ N X = N Y j K X = j · ˙ Y
50 49 adantr φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y
51 simprl φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j K
52 simpr j K X = j · ˙ Y X = j · ˙ Y
53 52 adantl φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y X = j · ˙ Y
54 33 biimpd φ N X = N Y X = 0 W Y = 0 W
55 54 necon3d φ N X = N Y Y 0 W X 0 W
56 55 imp φ N X = N Y Y 0 W X 0 W
57 56 adantr φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y X 0 W
58 53 57 eqnetrrd φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j · ˙ Y 0 W
59 7 adantr φ N X = N Y W LVec
60 59 ad2antrr φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y W LVec
61 31 ad2antrr φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y Y V
62 1 5 2 3 4 22 60 51 61 lvecvsn0 φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j · ˙ Y 0 W j 0 ˙ Y 0 W
63 58 62 mpbid φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j 0 ˙ Y 0 W
64 63 simpld φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j 0 ˙
65 eldifsn j K 0 ˙ j K j 0 ˙
66 51 64 65 sylanbrc φ N X = N Y Y 0 W j K X = j · ˙ Y j K 0 ˙
67 50 66 53 reximssdv φ N X = N Y Y 0 W j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
68 38 67 pm2.61dane φ N X = N Y j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
69 68 ex φ N X = N Y j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
70 7 adantr φ j K 0 ˙ W LVec
71 eldifi j K 0 ˙ j K
72 71 adantl φ j K 0 ˙ j K
73 eldifsni j K 0 ˙ j 0 ˙
74 73 adantl φ j K 0 ˙ j 0 ˙
75 9 adantr φ j K 0 ˙ Y V
76 1 2 5 3 4 6 lspsnvs W LVec j K j 0 ˙ Y V N j · ˙ Y = N Y
77 70 72 74 75 76 syl121anc φ j K 0 ˙ N j · ˙ Y = N Y
78 77 ex φ j K 0 ˙ N j · ˙ Y = N Y
79 sneq X = j · ˙ Y X = j · ˙ Y
80 79 fveqeq2d X = j · ˙ Y N X = N Y N j · ˙ Y = N Y
81 80 biimprcd N j · ˙ Y = N Y X = j · ˙ Y N X = N Y
82 78 81 syl6 φ j K 0 ˙ X = j · ˙ Y N X = N Y
83 82 rexlimdv φ j K 0 ˙ X = j · ˙ Y N X = N Y
84 69 83 impbid φ N X = N Y j K 0 ˙ X = j · ˙ Y
85 oveq1 j = k j · ˙ Y = k · ˙ Y
86 85 eqeq2d j = k X = j · ˙ Y X = k · ˙ Y
87 86 cbvrexvw j K 0 ˙ X = j · ˙ Y k K 0 ˙ X = k · ˙ Y
88 84 87 bitrdi φ N X = N Y k K 0 ˙ X = k · ˙ Y