Theorem lindsrng01 42257

Description: Any subset of a module is always linearly independent if the underlying ring has at most one element. Since the underlying ring cannot be the empty set (see lmodsn0 18876), this means that the underlying ring has only one element, so it is a zero ring. (Contributed by AV, 14-Apr-2019.) (Revised by AV, 27-Apr-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
lindsrng01.b	|- B = ( Base ` M )
lindsrng01.r	|- R = (Scalar ` M )
lindsrng01.e	|- E = ( Base ` R )

Assertion

Ref	Expression
lindsrng01	|- ( ( M e. LMod /\ ( ( # ` E ) = 0 \/ ( # ` E ) = 1 ) /\ S e. ~P B ) -> S linIndS M )

Proof of Theorem lindsrng01

Dummy variables x f v are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lindsrng01.r	. . . . . . . . 9 |- R = (Scalar ` M )
2		lindsrng01.e	. . . . . . . . 9 |- E = ( Base ` R )
3	1, 2	lmodsn0 18876	. . . . . . . 8 |- ( M e. LMod -> E =/= (/) )
4		fvex 6201	. . . . . . . . . . 11 |- ( Base ` R ) e. _V
5	2, 4	eqeltri 2697	. . . . . . . . . 10 |- E e. _V
6		hasheq0 13154	. . . . . . . . . 10 |- ( E e. _V -> ( ( # ` E ) = 0 <-> E = (/) ) )
7	5, 6	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 |- ( ( # ` E ) = 0 <-> E = (/) )
8		eqneqall 2805	. . . . . . . . . 10 |- ( E = (/) -> ( E =/= (/) -> S linIndS M ) )
9	8	com12 32	. . . . . . . . 9 |- ( E =/= (/) -> ( E = (/) -> S linIndS M ) )
10	7, 9	syl5bi 232	. . . . . . . 8 |- ( E =/= (/) -> ( ( # ` E ) = 0 -> S linIndS M ) )
11	3, 10	syl 17	. . . . . . 7 |- ( M e. LMod -> ( ( # ` E ) = 0 -> S linIndS M ) )
12	11	adantr 481	. . . . . 6 |- ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> ( ( # ` E ) = 0 -> S linIndS M ) )
13	12	com12 32	. . . . 5 |- ( ( # ` E ) = 0 -> ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> S linIndS M ) )
14	1	lmodring 18871	. . . . . . . . 9 |- ( M e. LMod -> R e. Ring )
15	14	adantr 481	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> R e. Ring )
16		eqid 2622	. . . . . . . . 9 |- ( 0g ` R ) = ( 0g ` R )
17	2, 16	0ring 19270	. . . . . . . 8 |- ( ( R e. Ring /\ ( # ` E ) = 1 ) -> E = { ( 0g ` R ) } )
18	15, 17	sylan 488	. . . . . . 7 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> E = { ( 0g ` R ) } )
19		simpr 477	. . . . . . . . . 10 |- ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> S e. ~P B )
20	19	adantr 481	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> S e. ~P B )
21	20	adantl 482	. . . . . . . 8 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> S e. ~P B )
22		snex 4908	. . . . . . . . . . . . . 14 |- { ( 0g ` R ) } e. _V
23	20, 22	jctil 560	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> ( { ( 0g ` R ) } e. _V /\ S e. ~P B ) )
24	23	adantl 482	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( { ( 0g ` R ) } e. _V /\ S e. ~P B ) )
25		elmapg 7870	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( { ( 0g ` R ) } e. _V /\ S e. ~P B ) -> ( f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) <-> f : S --> { ( 0g ` R ) } ) )
26	24, 25	syl 17	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) <-> f : S --> { ( 0g ` R ) } ) )
27		fvex 6201	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( 0g ` R ) e. _V
28	27	fconst2 6470	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( f : S --> { ( 0g ` R ) } <-> f = ( S X. { ( 0g ` R ) } ) )
29		fconstmpt 5163	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( S X. { ( 0g ` R ) } ) = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) )
30	29	eqeq2i 2634	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( f = ( S X. { ( 0g ` R ) } ) <-> f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) )
31	28, 30	bitri 264	. . . . . . . . . . . 12 |- ( f : S --> { ( 0g ` R ) } <-> f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) )
32		eqidd 2623	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) /\ v e. S ) -> ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) )
33		eqidd 2623	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) /\ v e. S ) /\ x = v ) -> ( 0g ` R ) = ( 0g ` R ) )
34		simpr 477	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) /\ v e. S ) -> v e. S )
35		fvexd 6203	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) /\ v e. S ) -> ( 0g ` R ) e. _V )
36	32, 33, 34, 35	fvmptd 6288	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) /\ v e. S ) -> ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) )
37	36	ralrimiva 2966	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> A. v e. S ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) )
38	37	a1d 25	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) finSupp ( 0g ` R ) /\ ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) ) )
39		breq1 4656	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( f finSupp ( 0g ` R ) <-> ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) finSupp ( 0g ` R ) ) )
40		oveq1 6657	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( f ( linC ` M ) S ) = ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ( linC ` M ) S ) )
41	40	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) <-> ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) )
42	39, 41	anbi12d 747	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) <-> ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) finSupp ( 0g ` R ) /\ ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) ) )
43		fveq1 6190	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( f ` v ) = ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) )
44	43	eqeq1d 2624	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( ( f ` v ) = ( 0g ` R ) <-> ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) ) )
45	44	ralbidv 2986	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) <-> A. v e. S ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) ) )
46	42, 45	imbi12d 334	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) <-> ( ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) finSupp ( 0g ` R ) /\ ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
47	38, 46	syl5ibrcom 237	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( f = ( x e. S |-> ( 0g ` R ) ) -> ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
48	31, 47	syl5bi 232	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( f : S --> { ( 0g ` R ) } -> ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
49	26, 48	sylbid 230	. . . . . . . . . 10 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) -> ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
50	49	ralrimiv 2965	. . . . . . . . 9 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> A. f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) )
51		oveq1 6657	. . . . . . . . . . 11 |- ( E = { ( 0g ` R ) } -> ( E ^m S ) = ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) )
52	51	raleqdv 3144	. . . . . . . . . 10 |- ( E = { ( 0g ` R ) } -> ( A. f e. ( E ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) <-> A. f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
53	52	adantr 481	. . . . . . . . 9 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( A. f e. ( E ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) <-> A. f e. ( { ( 0g ` R ) } ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) )
54	50, 53	mpbird 247	. . . . . . . 8 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> A. f e. ( E ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) )
55		simpl 473	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) )
56	55	ancomd 467	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> ( S e. ~P B /\ M e. LMod ) )
57	56	adantl 482	. . . . . . . . 9 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( S e. ~P B /\ M e. LMod ) )
58		lindsrng01.b	. . . . . . . . . 10 |- B = ( Base ` M )
59		eqid 2622	. . . . . . . . . 10 |- ( 0g ` M ) = ( 0g ` M )
60	58, 59, 1, 2, 16	islininds 42235	. . . . . . . . 9 |- ( ( S e. ~P B /\ M e. LMod ) -> ( S linIndS M <-> ( S e. ~P B /\ A. f e. ( E ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) ) )
61	57, 60	syl 17	. . . . . . . 8 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> ( S linIndS M <-> ( S e. ~P B /\ A. f e. ( E ^m S ) ( ( f finSupp ( 0g ` R ) /\ ( f ( linC ` M ) S ) = ( 0g ` M ) ) -> A. v e. S ( f ` v ) = ( 0g ` R ) ) ) ) )
62	21, 54, 61	mpbir2and 957	. . . . . . 7 |- ( ( E = { ( 0g ` R ) } /\ ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) ) -> S linIndS M )
63	18, 62	mpancom 703	. . . . . 6 |- ( ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) /\ ( # ` E ) = 1 ) -> S linIndS M )
64	63	expcom 451	. . . . 5 |- ( ( # ` E ) = 1 -> ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> S linIndS M ) )
65	13, 64	jaoi 394	. . . 4 |- ( ( ( # ` E ) = 0 \/ ( # ` E ) = 1 ) -> ( ( M e. LMod /\ S e. ~P B ) -> S linIndS M ) )
66	65	expd 452	. . 3 |- ( ( ( # ` E ) = 0 \/ ( # ` E ) = 1 ) -> ( M e. LMod -> ( S e. ~P B -> S linIndS M ) ) )
67	66	com12 32	. 2 |- ( M e. LMod -> ( ( ( # ` E ) = 0 \/ ( # ` E ) = 1 ) -> ( S e. ~P B -> S linIndS M ) ) )
68	67	3imp 1256	1 |- ( ( M e. LMod /\ ( ( # ` E ) = 0 \/ ( # ` E ) = 1 ) /\ S e. ~P B ) -> S linIndS M )

Syntax hints:   -> wi 4   <-> wb 196   \/ wo 383   /\ wa 384   /\ w3a 1037   = wceq 1483   e. wcel 1990   =/= wne 2794   A.wral 2912   _Vcvv 3200   (/)c0 3915   ~Pcpw 4158   {csn 4177   class class class wbr 4653   |-> cmpt 4729   X. cxp 5112   -->wf 5884   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   ^m cmap 7857   finSupp cfsupp 8275   0cc0 9936   1c1 9937   #chash 13117   Basecbs 15857  Scalarcsca 15944   0gc0g 16100   Ringcrg 18547   LModclmod 18863   linC clinc 42193   linIndS clininds 42229

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-er 7742  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-card 8765  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-nn 11021  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-fz 12327  df-hash 13118  df-0g 16102  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-grp 17425  df-ring 18549  df-lmod 18865  df-lininds 42231

This theorem is referenced by:  lindszr  42258