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Theorem lindfrn 27291
Description: The range of an independent family is an independent set. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Feb-2015.)
Assertion
Ref Expression
lindfrn  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ran  F  e.  (LIndS `  W )
)

Proof of Theorem lindfrn
Dummy variables  k  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2283 . . . . 5  |-  ( Base `  W )  =  (
Base `  W )
21lindff 27285 . . . 4  |-  ( ( F LIndF  W  /\  W  e.  LMod )  ->  F : dom  F --> ( Base `  W ) )
32ancoms 439 . . 3  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  F : dom  F --> ( Base `  W
) )
4 frn 5395 . . 3  |-  ( F : dom  F --> ( Base `  W )  ->  ran  F 
C_  ( Base `  W
) )
53, 4syl 15 . 2  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ran  F  C_  ( Base `  W )
)
6 simplr 731 . . . . . 6  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  F LIndF  W )
7 simprl 732 . . . . . 6  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  y  e.  dom  F )
8 eldifi 3298 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W )
)  \  { ( 0g `  (Scalar `  W
) ) } )  ->  k  e.  (
Base `  (Scalar `  W
) ) )
98ad2antll 709 . . . . . 6  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  k  e.  (
Base `  (Scalar `  W
) ) )
10 eldifsni 3750 . . . . . . 7  |-  ( k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W )
)  \  { ( 0g `  (Scalar `  W
) ) } )  ->  k  =/=  ( 0g `  (Scalar `  W
) ) )
1110ad2antll 709 . . . . . 6  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  k  =/=  ( 0g `  (Scalar `  W
) ) )
12 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( .s
`  W )  =  ( .s `  W
)
13 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( LSpan `  W )  =  (
LSpan `  W )
14 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  (Scalar `  W )  =  (Scalar `  W )
15 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  (Scalar `  W )
)  =  ( 0g
`  (Scalar `  W )
)
16 eqid 2283 . . . . . . 7  |-  ( Base `  (Scalar `  W )
)  =  ( Base `  (Scalar `  W )
)
1712, 13, 14, 15, 16lindfind 27286 . . . . . 6  |-  ( ( ( F LIndF  W  /\  y  e.  dom  F )  /\  ( k  e.  ( Base `  (Scalar `  W ) )  /\  k  =/=  ( 0g `  (Scalar `  W ) ) ) )  ->  -.  ( k ( .s
`  W ) ( F `  y ) )  e.  ( (
LSpan `  W ) `  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) )
186, 7, 9, 11, 17syl22anc 1183 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  -.  ( k
( .s `  W
) ( F `  y ) )  e.  ( ( LSpan `  W
) `  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
19 simpll 730 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  y  e.  dom  F )  ->  W  e.  LMod )
20 imassrn 5025 . . . . . . . . . 10  |-  ( F
" ( dom  F  \  { y } ) )  C_  ran  F
2120, 5syl5ss 3190 . . . . . . . . 9  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ( F " ( dom  F  \  { y } ) )  C_  ( Base `  W ) )
2221adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  y  e.  dom  F )  ->  ( F "
( dom  F  \  {
y } ) ) 
C_  ( Base `  W
) )
23 ffun 5391 . . . . . . . . . 10  |-  ( F : dom  F --> ( Base `  W )  ->  Fun  F )
243, 23syl 15 . . . . . . . . 9  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  Fun  F )
25 eldifsn 3749 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  e.  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } )  <-> 
( x  e.  ran  F  /\  x  =/=  ( F `  y )
) )
26 funfn 5283 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( Fun 
F  <->  F  Fn  dom  F )
27 fvelrnb 5570 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( F  Fn  dom  F  -> 
( x  e.  ran  F  <->  E. k  e.  dom  F ( F `  k
)  =  x ) )
2826, 27sylbi 187 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( Fun 
F  ->  ( x  e.  ran  F  <->  E. k  e.  dom  F ( F `
 k )  =  x ) )
2928adantr 451 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( x  e.  ran  F  <->  E. k  e.  dom  F ( F `  k
)  =  x ) )
30 difss 3303 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( dom 
F  \  { y } )  C_  dom  F
3130jctr 526 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( Fun 
F  ->  ( Fun  F  /\  ( dom  F  \  { y } ) 
C_  dom  F )
)
3231ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  /\  ( k  e. 
dom  F  /\  ( F `  k )  =/=  ( F `  y
) ) )  -> 
( Fun  F  /\  ( dom  F  \  {
y } )  C_  dom  F ) )
33 simpl 443 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  =/=  ( F `
 y ) )  ->  k  e.  dom  F )
34 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21  |-  ( k  =  y  ->  ( F `  k )  =  ( F `  y ) )
3534necon3i 2485 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20  |-  ( ( F `  k )  =/=  ( F `  y )  ->  k  =/=  y )
3635adantl 452 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  =/=  ( F `
 y ) )  ->  k  =/=  y
)
37 eldifsn 3749 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19  |-  ( k  e.  ( dom  F  \  { y } )  <-> 
( k  e.  dom  F  /\  k  =/=  y
) )
3833, 36, 37sylanbrc 645 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18  |-  ( ( k  e.  dom  F  /\  ( F `  k
)  =/=  ( F `
 y ) )  ->  k  e.  ( dom  F  \  {
y } ) )
3938adantl 452 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  /\  ( k  e. 
dom  F  /\  ( F `  k )  =/=  ( F `  y
) ) )  -> 
k  e.  ( dom 
F  \  { y } ) )
40 funfvima2 5754 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( Fun  F  /\  ( dom  F  \  { y } )  C_  dom  F )  ->  ( k  e.  ( dom  F  \  { y } )  ->  ( F `  k )  e.  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) )
4132, 39, 40sylc 56 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  /\  ( k  e. 
dom  F  /\  ( F `  k )  =/=  ( F `  y
) ) )  -> 
( F `  k
)  e.  ( F
" ( dom  F  \  { y } ) ) )
4241expr 598 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  /\  k  e.  dom  F )  ->  ( ( F `  k )  =/=  ( F `  y
)  ->  ( F `  k )  e.  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) )
43 neeq1 2454 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F `  k )  =  x  ->  (
( F `  k
)  =/=  ( F `
 y )  <->  x  =/=  ( F `  y ) ) )
44 eleq1 2343 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( F `  k )  =  x  ->  (
( F `  k
)  e.  ( F
" ( dom  F  \  { y } ) )  <->  x  e.  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
4543, 44imbi12d 311 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( F `  k )  =  x  ->  (
( ( F `  k )  =/=  ( F `  y )  ->  ( F `  k
)  e.  ( F
" ( dom  F  \  { y } ) ) )  <->  ( x  =/=  ( F `  y
)  ->  x  e.  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) ) )
4642, 45syl5ibcom 211 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  /\  k  e.  dom  F )  ->  ( ( F `  k )  =  x  ->  ( x  =/=  ( F `  y )  ->  x  e.  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) ) )
4746rexlimdva 2667 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( E. k  e. 
dom  F ( F `
 k )  =  x  ->  ( x  =/=  ( F `  y
)  ->  x  e.  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) ) )
4829, 47sylbid 206 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( x  e.  ran  F  ->  ( x  =/=  ( F `  y
)  ->  x  e.  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) ) )
4948imp3a 420 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( ( x  e. 
ran  F  /\  x  =/=  ( F `  y
) )  ->  x  e.  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
5025, 49syl5bi 208 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( x  e.  ( ran  F  \  {
( F `  y
) } )  ->  x  e.  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
5150ssrdv 3185 . . . . . . . . 9  |-  ( ( Fun  F  /\  y  e.  dom  F )  -> 
( ran  F  \  {
( F `  y
) } )  C_  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) )
5224, 51sylan 457 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  y  e.  dom  F )  ->  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) 
C_  ( F "
( dom  F  \  {
y } ) ) )
531, 13lspss 15741 . . . . . . . 8  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  ( F " ( dom  F  \  { y } ) )  C_  ( Base `  W )  /\  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } )  C_  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) )  ->  (
( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) )  C_  ( ( LSpan `  W ) `  ( F " ( dom 
F  \  { y } ) ) ) )
5419, 22, 52, 53syl3anc 1182 . . . . . . 7  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  y  e.  dom  F )  ->  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) )  C_  ( ( LSpan `  W
) `  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
5554adantrr 697 . . . . . 6  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) )  C_  ( ( LSpan `  W
) `  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) )
5655sseld 3179 . . . . 5  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  ( ( k ( .s `  W
) ( F `  y ) )  e.  ( ( LSpan `  W
) `  ( ran  F 
\  { ( F `
 y ) } ) )  ->  (
k ( .s `  W ) ( F `
 y ) )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( F " ( dom  F  \  { y } ) ) ) ) )
5718, 56mtod 168 . . . 4  |-  ( ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  /\  ( y  e.  dom  F  /\  k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } ) ) )  ->  -.  ( k
( .s `  W
) ( F `  y ) )  e.  ( ( LSpan `  W
) `  ( ran  F 
\  { ( F `
 y ) } ) ) )
5857ralrimivva 2635 . . 3  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  A. y  e.  dom  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) ( F `
 y ) )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) ) )
5924, 26sylib 188 . . . 4  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  F  Fn  dom  F )
60 oveq2 5866 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  (
k ( .s `  W ) x )  =  ( k ( .s `  W ) ( F `  y
) ) )
61 sneq 3651 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  { x }  =  { ( F `  y ) } )
6261difeq2d 3294 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  ( ran  F  \  { x } )  =  ( ran  F  \  {
( F `  y
) } ) )
6362fveq2d 5529 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  (
( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { x } ) )  =  ( (
LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  {
( F `  y
) } ) ) )
6460, 63eleq12d 2351 . . . . . . 7  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  (
( k ( .s
`  W ) x )  e.  ( (
LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  {
x } ) )  <-> 
( k ( .s
`  W ) ( F `  y ) )  e.  ( (
LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  {
( F `  y
) } ) ) ) )
6564notbid 285 . . . . . 6  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  ( -.  ( k ( .s
`  W ) x )  e.  ( (
LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  {
x } ) )  <->  -.  ( k ( .s
`  W ) ( F `  y ) )  e.  ( (
LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  {
( F `  y
) } ) ) ) )
6665ralbidv 2563 . . . . 5  |-  ( x  =  ( F `  y )  ->  ( A. k  e.  (
( Base `  (Scalar `  W
) )  \  {
( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  ( k ( .s `  W
) x )  e.  ( ( LSpan `  W
) `  ( ran  F 
\  { x }
) )  <->  A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) ( F `
 y ) )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) ) ) )
6766ralrn 5668 . . . 4  |-  ( F  Fn  dom  F  -> 
( A. x  e. 
ran  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) x )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { x } ) )  <->  A. y  e.  dom  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) ( F `
 y ) )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) ) ) )
6859, 67syl 15 . . 3  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ( A. x  e.  ran  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W
) )  \  {
( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  ( k ( .s `  W
) x )  e.  ( ( LSpan `  W
) `  ( ran  F 
\  { x }
) )  <->  A. y  e.  dom  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) ( F `
 y ) )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { ( F `  y ) } ) ) ) )
6958, 68mpbird 223 . 2  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  A. x  e.  ran  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) x )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { x } ) ) )
701, 12, 13, 14, 16, 15islinds2 27283 . . 3  |-  ( W  e.  LMod  ->  ( ran 
F  e.  (LIndS `  W )  <->  ( ran  F 
C_  ( Base `  W
)  /\  A. x  e.  ran  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) x )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { x } ) ) ) ) )
7170adantr 451 . 2  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ( ran  F  e.  (LIndS `  W
)  <->  ( ran  F  C_  ( Base `  W
)  /\  A. x  e.  ran  F A. k  e.  ( ( Base `  (Scalar `  W ) )  \  { ( 0g `  (Scalar `  W ) ) } )  -.  (
k ( .s `  W ) x )  e.  ( ( LSpan `  W ) `  ( ran  F  \  { x } ) ) ) ) )
725, 69, 71mpbir2and 888 1  |-  ( ( W  e.  LMod  /\  F LIndF  W )  ->  ran  F  e.  (LIndS `  W )
)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684    =/= wne 2446   A.wral 2543   E.wrex 2544    \ cdif 3149    C_ wss 3152   {csn 3640   class class class wbr 4023   dom cdm 4689   ran crn 4690   "cima 4692   Fun wfun 5249    Fn wfn 5250   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   Basecbs 13148  Scalarcsca 13211   .scvsca 13212   0gc0g 13400   LModclmod 15627   LSpanclspn 15728   LIndF clindf 27274  LIndSclinds 27275
This theorem is referenced by:  islindf3  27296  lindsmm  27298
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-id 4309  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-riota 6304  df-slot 13152  df-base 13153  df-0g 13404  df-mnd 14367  df-grp 14489  df-lmod 15629  df-lss 15690  df-lsp 15729  df-lindf 27276  df-linds 27277
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