[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p ↔
    ∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p →
    ∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0
[PROOFSTEP]
exact fun h w hw hs i => h Finset.univ w hw hs i (Finset.mem_univ _)
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ (∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0) →
    AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro h s w hw hs i hi
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h : ∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.weightedVSub_indicator_subset _ _ (Finset.subset_univ s)] at hs 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h : ∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) (Set.indicator (↑s) w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_univ s)] at hw 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h : ∀ (w : ι → k), ∑ i : ι, w i = 0 → ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) w = 0 → ∀ (i : ι), w i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s) (fun i => w i) i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) (Set.indicator (↑s) w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
replace h := h ((↑s : Set ι).indicator w) hw hs i
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s) (fun i => w i) i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ p) (Set.indicator (↑s) w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
h : Set.indicator (↑s) w i = 0
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
simpa [hi] using h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
⊢ AffineIndependent k p ↔ LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1
[PROOFSTEP]
classical
constructor
· intro h
  rw [linearIndependent_iff']
  intro s g hg i hi
  set f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g ⟨x, hx⟩ with hfdef
  let s2 : Finset ι := insert i1 (s.map (Embedding.subtype _))
  have hfg : ∀ x : { x // x ≠ i1 }, g x = f x := by
    intro x
    rw [hfdef]
    dsimp only
    erw [dif_neg x.property, Subtype.coe_eta]
  rw [hfg]
  have hf : ∑ ι in s2, f ι = 0 :=
    by
    rw [Finset.sum_insert (Finset.not_mem_map_subtype_of_not_property s (Classical.not_not.2 rfl)),
      Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => (hfg x).symm]
    rw [hfdef]
    dsimp only
    rw [dif_pos rfl]
    exact neg_add_self _
  have hs2 : s2.weightedVSub p f = (0 : V) :=
    by
    set f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1) with hf2def
    set g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p x -ᵥ p i1)
    have hf2g2 : ∀ x : { x // x ≠ i1 }, f2 x = g2 x :=
      by
      simp only [hf2def]
      refine' fun x => _
      rw [hfg]
    rw [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero s2 f p hf (p i1), Finset.weightedVSubOfPoint_insert,
      Finset.weightedVSubOfPoint_apply, Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => hf2g2 x]
    exact hg
  exact h s2 f hf hs2 i (Finset.mem_insert_of_mem (Finset.mem_map.2 ⟨i, hi, rfl⟩))
· intro h
  rw [linearIndependent_iff'] at h 
  intro s w hw hs i hi
  rw [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero s w p hw (p i1), ← s.weightedVSubOfPoint_erase w p i1,
    Finset.weightedVSubOfPoint_apply] at hs 
  let f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
  have hs2 : (∑ i in (s.erase i1).subtype fun i => i ≠ i1, f i) = 0 :=
    by
    rw [← hs]
    convert Finset.sum_subtype_of_mem f fun x => Finset.ne_of_mem_erase
  have h2 := h ((s.erase i1).subtype fun i => i ≠ i1) (fun x => w x) hs2
  simp_rw [Finset.mem_subtype] at h2 
  have h2b : ∀ i ∈ s, i ≠ i1 → w i = 0 := fun i his hi => h2 ⟨i, hi⟩ (Finset.mem_erase_of_ne_of_mem hi his)
  exact Finset.eq_zero_of_sum_eq_zero hw h2b i hi
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
⊢ AffineIndependent k p ↔ LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
⊢ AffineIndependent k p → LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
⊢ LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1
[PROOFSTEP]
rw [linearIndependent_iff']
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
⊢ ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
[PROOFSTEP]
intro s g hg i hi
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
⊢ g i = 0
[PROOFSTEP]
set f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g ⟨x, hx⟩ with hfdef
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
⊢ g i = 0
[PROOFSTEP]
let s2 : Finset ι := insert i1 (s.map (Embedding.subtype _))
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
⊢ g i = 0
[PROOFSTEP]
have hfg : ∀ x : { x // x ≠ i1 }, g x = f x := by
  intro x
  rw [hfdef]
  dsimp only
  erw [dif_neg x.property, Subtype.coe_eta]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
⊢ ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
[PROOFSTEP]
intro x
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
x : { x // x ≠ i1 }
⊢ g x = f ↑x
[PROOFSTEP]
rw [hfdef]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
x : { x // x ≠ i1 }
⊢ g x = (fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }) ↑x
[PROOFSTEP]
dsimp only
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
x : { x // x ≠ i1 }
⊢ g x = if hx : ↑x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := ↑x, property := hx }
[PROOFSTEP]
erw [dif_neg x.property, Subtype.coe_eta]
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ g i = 0
[PROOFSTEP]
rw [hfg]
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ f ↑i = 0
[PROOFSTEP]
have hf : ∑ ι in s2, f ι = 0 :=
  by
  rw [Finset.sum_insert (Finset.not_mem_map_subtype_of_not_property s (Classical.not_not.2 rfl)),
    Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => (hfg x).symm]
  rw [hfdef]
  dsimp only
  rw [dif_pos rfl]
  exact neg_add_self _
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ ∑ ι in s2, f ι = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.sum_insert (Finset.not_mem_map_subtype_of_not_property s (Classical.not_not.2 rfl)),
  Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => (hfg x).symm]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ f i1 + ∑ x in s, g x = 0
[PROOFSTEP]
rw [hfdef]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ (fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }) i1 + ∑ x in s, g x = 0
[PROOFSTEP]
dsimp only
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ (if hx : i1 = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := i1, property := hx }) + ∑ x in s, g x = 0
[PROOFSTEP]
rw [dif_pos rfl]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
⊢ -∑ y in s, g y + ∑ x in s, g x = 0
[PROOFSTEP]
exact neg_add_self _
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
⊢ f ↑i = 0
[PROOFSTEP]
have hs2 : s2.weightedVSub p f = (0 : V) :=
  by
  set f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1) with hf2def
  set g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p x -ᵥ p i1)
  have hf2g2 : ∀ x : { x // x ≠ i1 }, f2 x = g2 x :=
    by
    simp only [hf2def]
    refine' fun x => _
    rw [hfg]
  rw [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero s2 f p hf (p i1), Finset.weightedVSubOfPoint_insert,
    Finset.weightedVSubOfPoint_apply, Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => hf2g2 x]
  exact hg
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s2 p) f = 0
[PROOFSTEP]
set f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1) with hf2def
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s2 p) f = 0
[PROOFSTEP]
set g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p x -ᵥ p i1)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s2 p) f = 0
[PROOFSTEP]
have hf2g2 : ∀ x : { x // x ≠ i1 }, f2 x = g2 x :=
  by
  simp only [hf2def]
  refine' fun x => _
  rw [hfg]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
⊢ ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), f2 ↑x = g2 x
[PROOFSTEP]
simp only [hf2def]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
⊢ ∀ (x : { x // x ≠ i1 }),
    (if hx : ↑x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := ↑x, property := hx }) • (p ↑x -ᵥ p i1) = g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
[PROOFSTEP]
refine' fun x => _
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
x : { x // x ≠ i1 }
⊢ (if hx : ↑x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := ↑x, property := hx }) • (p ↑x -ᵥ p i1) = g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
[PROOFSTEP]
rw [hfg]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
hf2g2 : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), f2 ↑x = g2 x
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s2 p) f = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero s2 f p hf (p i1), Finset.weightedVSubOfPoint_insert,
  Finset.weightedVSubOfPoint_apply, Finset.sum_subtype_map_embedding fun x _ => hf2g2 x]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
f2 : ι → V := fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
hf2def : f2 = fun x => f x • (p x -ᵥ p i1)
g2 : { x // x ≠ i1 } → V := fun x => g x • (p ↑x -ᵥ p i1)
hg : Finset.sum s g2 = 0
hf2g2 : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), f2 ↑x = g2 x
⊢ ∑ x in s, g2 x = 0
[PROOFSTEP]
exact hg
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : AffineIndependent k p
s : Finset { x // x ≠ i1 }
g : { x // x ≠ i1 } → k
hg : ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0
i : { x // x ≠ i1 }
hi : i ∈ s
f : ι → k := fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
hfdef : f = fun x => if hx : x = i1 then -∑ y in s, g y else g { val := x, property := hx }
s2 : Finset ι := insert i1 (Finset.map (Embedding.subtype fun x => x ≠ i1) s)
hfg : ∀ (x : { x // x ≠ i1 }), g x = f ↑x
hf : ∑ ι in s2, f ι = 0
hs2 : ↑(Finset.weightedVSub s2 p) f = 0
⊢ f ↑i = 0
[PROOFSTEP]
exact h s2 f hf hs2 i (Finset.mem_insert_of_mem (Finset.mem_map.2 ⟨i, hi, rfl⟩))
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
⊢ (LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1) → AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p i1
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
rw [linearIndependent_iff'] at h 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro s w hw hs i hi
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero s w p hw (p i1), ← s.weightedVSubOfPoint_erase w p i1,
  Finset.weightedVSubOfPoint_apply] at hs 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
let f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
have hs2 : (∑ i in (s.erase i1).subtype fun i => i ≠ i1, f i) = 0 :=
  by
  rw [← hs]
  convert Finset.sum_subtype_of_mem f fun x => Finset.ne_of_mem_erase
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
⊢ ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = 0
[PROOFSTEP]
rw [← hs]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
⊢ ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1)
[PROOFSTEP]
convert Finset.sum_subtype_of_mem f fun x => Finset.ne_of_mem_erase
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
hs2 : ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = 0
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
have h2 := h ((s.erase i1).subtype fun i => i ≠ i1) (fun x => w x) hs2
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
hs2 : ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = 0
h2 : ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1) → (fun x => w ↑x) i = 0
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
simp_rw [Finset.mem_subtype] at h2 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
hs2 : ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = 0
h2 : ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), ↑i ∈ Finset.erase s i1 → w ↑i = 0
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
have h2b : ∀ i ∈ s, i ≠ i1 → w i = 0 := fun i his hi => h2 ⟨i, hi⟩ (Finset.mem_erase_of_ne_of_mem hi his)
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i1 : ι
h :
  ∀ (s : Finset { x // x ≠ i1 }) (g : { x // x ≠ i1 } → k),
    ∑ i in s, g i • (p ↑i -ᵥ p i1) = 0 → ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), i ∈ s → g i = 0
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ∑ i in Finset.erase s i1, w i • (p i -ᵥ p i1) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
f : ι → V := fun i => w i • (p i -ᵥ p i1)
hs2 : ∑ i in Finset.subtype (fun i => i ≠ i1) (Finset.erase s i1), f ↑i = 0
h2 : ∀ (i : { x // x ≠ i1 }), ↑i ∈ Finset.erase s i1 → w ↑i = 0
h2b : ∀ (i : ι), i ∈ s → i ≠ i1 → w i = 0
⊢ w i = 0
[PROOFSTEP]
exact Finset.eq_zero_of_sum_eq_zero hw h2b i hi
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ↔ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k (fun p => p : s → P) ⟨p₁, hp₁⟩]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ (LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }) ↔ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ (LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }) → LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
⊢ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
have hv : ∀ v : (fun p => (p -ᵥ p₁ : V)) '' (s \ { p₁ }), (v : V) +ᵥ p₁ ∈ s \ { p₁ } := fun v =>
  (vsub_left_injective p₁).mem_set_image.1 ((vadd_vsub (v : V) p₁).symm ▸ v.property)
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
hv : ∀ (v : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))), ↑v +ᵥ p₁ ∈ s \ {p₁}
⊢ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
let f : (fun p : P => (p -ᵥ p₁ : V)) '' (s \ { p₁ }) → { x : s // x ≠ ⟨p₁, hp₁⟩ } := fun x =>
  ⟨⟨(x : V) +ᵥ p₁, Set.mem_of_mem_diff (hv x)⟩, fun hx => Set.not_mem_of_mem_diff (hv x) (Subtype.ext_iff.1 hx)⟩
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
hv : ∀ (v : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))), ↑v +ᵥ p₁ ∈ s \ {p₁}
f : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁})) → { x // x ≠ { val := p₁, property := hp₁ } } :=
  fun x =>
    { val := { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) },
      property := (_ : { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) } = { val := p₁, property := hp₁ } → False) }
⊢ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
convert h.comp f fun x1 x2 hx => Subtype.ext (vadd_right_cancel p₁ (Subtype.ext_iff.1 (Subtype.ext_iff.1 hx)))
[GOAL]
case h.e'_4.h.h.e
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
hv : ∀ (v : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))), ↑v +ᵥ p₁ ∈ s \ {p₁}
f : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁})) → { x // x ≠ { val := p₁, property := hp₁ } } :=
  fun x =>
    { val := { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) },
      property := (_ : { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) } = { val := p₁, property := hp₁ } → False) }
x✝ : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))
⊢ Subtype.val = (fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }) ∘ f
[PROOFSTEP]
ext v
[GOAL]
case h.e'_4.h.h.e.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
hv : ∀ (v : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))), ↑v +ᵥ p₁ ∈ s \ {p₁}
f : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁})) → { x // x ≠ { val := p₁, property := hp₁ } } :=
  fun x =>
    { val := { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) },
      property := (_ : { val := ↑x +ᵥ p₁, property := (_ : ↑x +ᵥ p₁ ∈ s) } = { val := p₁, property := hp₁ } → False) }
x✝ : ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))
v : { x // x ∈ (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) }
⊢ ↑v = ((fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }) ∘ f) v
[PROOFSTEP]
exact (vadd_vsub (v : V) p₁).symm
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ (LinearIndependent k fun v => ↑v) → LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
⊢ LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
[PROOFSTEP]
let f : { x : s // x ≠ ⟨p₁, hp₁⟩ } → (fun p : P => (p -ᵥ p₁ : V)) '' (s \ { p₁ }) := fun x =>
  ⟨((x : s) : P) -ᵥ p₁, ⟨x, ⟨⟨(x : s).property, fun hx => x.property (Subtype.ext hx)⟩, rfl⟩⟩⟩
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
f : { x // x ≠ { val := p₁, property := hp₁ } } → ↑((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁})) :=
  fun x => { val := ↑↑x -ᵥ p₁, property := (_ : ∃ a, a ∈ s \ {p₁} ∧ (fun p => p -ᵥ p₁) a = ↑↑x -ᵥ p₁) }
⊢ LinearIndependent k fun i => ↑↑i -ᵥ ↑{ val := p₁, property := hp₁ }
[PROOFSTEP]
convert h.comp f fun x1 x2 hx => Subtype.ext (Subtype.ext (vsub_left_cancel (Subtype.ext_iff.1 hx)))
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set V
hs : ∀ (v : V), v ∈ s → v ≠ 0
p₁ : P
⊢ (LinearIndependent k fun v => ↑v) ↔ AffineIndependent k fun p => ↑p
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_set_iff_linearIndependent_vsub k (Set.mem_union_left _ (Set.mem_singleton p₁))]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set V
hs : ∀ (v : V), v ∈ s → v ≠ 0
p₁ : P
⊢ (LinearIndependent k fun v => ↑v) ↔ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
have h : (fun p => (p -ᵥ p₁ : V)) '' (({ p₁ } ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' s) \ { p₁ }) = s :=
  by
  simp_rw [Set.union_diff_left, Set.image_diff (vsub_left_injective p₁), Set.image_image, Set.image_singleton,
    vsub_self, vadd_vsub, Set.image_id']
  exact Set.diff_singleton_eq_self fun h => hs 0 h rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set V
hs : ∀ (v : V), v ∈ s → v ≠ 0
p₁ : P
⊢ (fun p => p -ᵥ p₁) '' (({p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' s) \ {p₁}) = s
[PROOFSTEP]
simp_rw [Set.union_diff_left, Set.image_diff (vsub_left_injective p₁), Set.image_image, Set.image_singleton, vsub_self,
  vadd_vsub, Set.image_id']
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set V
hs : ∀ (v : V), v ∈ s → v ≠ 0
p₁ : P
⊢ s \ {0} = s
[PROOFSTEP]
exact Set.diff_singleton_eq_self fun h => hs 0 h rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set V
hs : ∀ (v : V), v ∈ s → v ≠ 0
p₁ : P
h : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (({p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' s) \ {p₁}) = s
⊢ (LinearIndependent k fun v => ↑v) ↔ LinearIndependent k fun v => ↑v
[PROOFSTEP]
rw [h]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p ↔
    ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
classical
constructor
· intro ha s1 s2 w1 w2 hw1 hw2 heq
  ext i
  by_cases hi : i ∈ s1 ∪ s2
  · rw [← sub_eq_zero]
    rw [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_union_left s1 s2)] at hw1 
    rw [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_union_right s1 s2)] at hw2 
    have hws : (∑ i in s1 ∪ s2, (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) i) = 0 := by simp [hw1, hw2]
    rw [Finset.affineCombination_indicator_subset _ _ (Finset.subset_union_left s1 s2),
      Finset.affineCombination_indicator_subset _ _ (Finset.subset_union_right s1 s2), ← @vsub_eq_zero_iff_eq V,
      Finset.affineCombination_vsub] at heq 
    exact ha (s1 ∪ s2) (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) hws heq i hi
  · rw [← Finset.mem_coe, Finset.coe_union] at hi 
    have h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0 :=
      by
      simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
      intro h
      by_contra
      exact (mt (@Set.mem_union_left _ i ↑s1 ↑s2) hi) h
    have h₂ : Set.indicator (↑s2) w2 i = 0 :=
      by
      simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
      intro h
      by_contra
      exact (mt (@Set.mem_union_right _ i ↑s2 ↑s1) hi) h
    simp [h₁, h₂]
· intro ha s w hw hs i0 hi0
  let w1 : ι → k := Function.update (Function.const ι 0) i0 1
  have hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1 := by
    rw [Finset.sum_update_of_mem hi0]
    simp only [Finset.sum_const_zero, add_zero, const_apply]
  have hw1s : s.affineCombination k p w1 = p i0 :=
    s.affineCombination_of_eq_one_of_eq_zero w1 p hi0 (Function.update_same _ _ _) fun _ _ hne =>
      Function.update_noteq hne _ _
  let w2 := w + w1
  have hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1 := by simp_all only [Pi.add_apply, Finset.sum_add_distrib, zero_add]
  have hw2s : s.affineCombination k p w2 = p i0 := by
    simp_all only [← Finset.weightedVSub_vadd_affineCombination, zero_vadd]
  replace ha := ha s s w2 w1 hw2 hw1 (hw1s.symm ▸ hw2s)
  have hws : w2 i0 - w1 i0 = 0 := by
    rw [← Finset.mem_coe] at hi0 
    rw [← Set.indicator_of_mem hi0 w2, ← Set.indicator_of_mem hi0 w1, ha, sub_self]
  simpa using hws
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p ↔
    ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p →
    ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
intro ha s1 s2 w1 w2 hw1 hw2 heq
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
ext i
[GOAL]
case mp.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
by_cases hi : i ∈ s1 ∪ s2
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
rw [← sub_eq_zero]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i - Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_union_left s1 s2)] at hw1 
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s1) (fun i => w1 i) i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i - Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_union_right s1 s2)] at hw2 
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s1) (fun i => w1 i) i = 1
hw2 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s2) (fun i => w2 i) i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i - Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
have hws : (∑ i in s1 ∪ s2, (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) i) = 0 := by simp [hw1, hw2]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s1) (fun i => w1 i) i = 1
hw2 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s2) (fun i => w2 i) i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
⊢ ∑ i in s1 ∪ s2, (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) i = 0
[PROOFSTEP]
simp [hw1, hw2]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s1) (fun i => w1 i) i = 1
hw2 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s2) (fun i => w2 i) i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
hws : ∑ i in s1 ∪ s2, (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) i = 0
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i - Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.affineCombination_indicator_subset _ _ (Finset.subset_union_left s1 s2),
  Finset.affineCombination_indicator_subset _ _ (Finset.subset_union_right s1 s2), ← @vsub_eq_zero_iff_eq V,
  Finset.affineCombination_vsub] at heq 
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s1) (fun i => w1 i) i = 1
hw2 : ∑ i in s1 ∪ s2, Set.indicator (↑s2) (fun i => w2 i) i = 1
heq : ↑(Finset.weightedVSub (s1 ∪ s2) p) (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) = 0
i : ι
hi : i ∈ s1 ∪ s2
hws : ∑ i in s1 ∪ s2, (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) i = 0
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i - Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
exact ha (s1 ∪ s2) (Set.indicator (↑s1) w1 - Set.indicator (↑s2) w2) hws heq i hi
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ s1 ∪ s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
rw [← Finset.mem_coe, Finset.coe_union] at hi 
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
have h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0 :=
  by
  simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
  intro h
  by_contra
  exact (mt (@Set.mem_union_left _ i ↑s1 ↑s2) hi) h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
[PROOFSTEP]
simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
⊢ i ∈ s1 → w1 i = 0
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h : i ∈ s1
⊢ w1 i = 0
[PROOFSTEP]
by_contra
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h : i ∈ s1
x✝ : ¬w1 i = 0
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact (mt (@Set.mem_union_left _ i ↑s1 ↑s2) hi) h
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
have h₂ : Set.indicator (↑s2) w2 i = 0 :=
  by
  simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
  intro h
  by_contra
  exact (mt (@Set.mem_union_right _ i ↑s2 ↑s1) hi) h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
⊢ Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
[PROOFSTEP]
simp only [Set.indicator, Finset.mem_coe, ite_eq_right_iff]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
⊢ i ∈ s2 → w2 i = 0
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
h : i ∈ s2
⊢ w2 i = 0
[PROOFSTEP]
by_contra
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
h : i ∈ s2
x✝ : ¬w2 i = 0
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact (mt (@Set.mem_union_right _ i ↑s2 ↑s1) hi) h
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
heq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
i : ι
hi : ¬i ∈ ↑s1 ∪ ↑s2
h₁ : Set.indicator (↑s1) w1 i = 0
h₂ : Set.indicator (↑s2) w2 i = 0
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 i = Set.indicator (↑s2) w2 i
[PROOFSTEP]
simp [h₁, h₂]
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
⊢ (∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2) →
    AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro ha s w hw hs i0 hi0
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
let w1 : ι → k := Function.update (Function.const ι 0) i0 1
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1 := by
  rw [Finset.sum_update_of_mem hi0]
  simp only [Finset.sum_const_zero, add_zero, const_apply]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
⊢ ∑ i in s, w1 i = 1
[PROOFSTEP]
rw [Finset.sum_update_of_mem hi0]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
⊢ 1 + ∑ x in s \ {i0}, const ι 0 x = 1
[PROOFSTEP]
simp only [Finset.sum_const_zero, add_zero, const_apply]
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw1s : s.affineCombination k p w1 = p i0 :=
  s.affineCombination_of_eq_one_of_eq_zero w1 p hi0 (Function.update_same _ _ _) fun _ _ hne =>
    Function.update_noteq hne _ _
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
let w2 := w + w1
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1 := by simp_all only [Pi.add_apply, Finset.sum_add_distrib, zero_add]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
⊢ ∑ i in s, w2 i = 1
[PROOFSTEP]
simp_all only [Pi.add_apply, Finset.sum_add_distrib, zero_add]
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw2s : s.affineCombination k p w2 = p i0 := by
  simp_all only [← Finset.weightedVSub_vadd_affineCombination, zero_vadd]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
⊢ ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
[PROOFSTEP]
simp_all only [← Finset.weightedVSub_vadd_affineCombination, zero_vadd]
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
hw2s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
replace ha := ha s s w2 w1 hw2 hw1 (hw1s.symm ▸ hw2s)
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
hw2s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
ha : Set.indicator (↑s) w2 = Set.indicator (↑s) w1
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hws : w2 i0 - w1 i0 = 0 := by
  rw [← Finset.mem_coe] at hi0 
  rw [← Set.indicator_of_mem hi0 w2, ← Set.indicator_of_mem hi0 w1, ha, sub_self]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
hw2s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
ha : Set.indicator (↑s) w2 = Set.indicator (↑s) w1
⊢ w2 i0 - w1 i0 = 0
[PROOFSTEP]
rw [← Finset.mem_coe] at hi0 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ ↑s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
hw2s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
ha : Set.indicator (↑s) w2 = Set.indicator (↑s) w1
⊢ w2 i0 - w1 i0 = 0
[PROOFSTEP]
rw [← Set.indicator_of_mem hi0 w2, ← Set.indicator_of_mem hi0 w1, ha, sub_self]
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
i0 : ι
hi0 : i0 ∈ s
w1 : ι → k := update (const ι 0) i0 1
hw1 : ∑ i in s, w1 i = 1
hw1s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w1 = p i0
w2 : ι → k := w + w1
hw2 : ∑ i in s, w2 i = 1
hw2s : ↑(Finset.affineCombination k s p) w2 = p i0
ha : Set.indicator (↑s) w2 = Set.indicator (↑s) w1
hws : w2 i0 - w1 i0 = 0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
simpa using hws
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ AffineIndependent k p ↔
    ∀ (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i : ι, w1 i = 1 →
        ∑ i : ι, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_indicator_eq_of_affineCombination_eq]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ (∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2) ↔
    ∀ (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i : ι, w1 i = 1 →
        ∑ i : ι, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ (∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2) →
    ∀ (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i : ι, w1 i = 1 →
        ∑ i : ι, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
[PROOFSTEP]
intro h w1 w2 hw1 hw2 hweq
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i : ι, w1 i = 1
hw2 : ∑ i : ι, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2
⊢ w1 = w2
[PROOFSTEP]
simpa only [Set.indicator_univ, Finset.coe_univ] using h _ _ w1 w2 hw1 hw2 hweq
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
⊢ (∀ (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i : ι, w1 i = 1 →
        ∑ i : ι, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2) →
    ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
      ∑ i in s1, w1 i = 1 →
        ∑ i in s2, w2 i = 1 →
          ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
            Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
intro h s1 s2 w1 w2 hw1 hw2 hweq
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
have hw1' : (∑ i, (s1 : Set ι).indicator w1 i) = 1 := by
  rwa [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_univ s1)] at hw1 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
⊢ ∑ i : ι, Set.indicator (↑s1) w1 i = 1
[PROOFSTEP]
rwa [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_univ s1)] at hw1 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
hw1' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s1) w1 i = 1
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
have hw2' : (∑ i, (s2 : Set ι).indicator w2 i) = 1 := by
  rwa [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_univ s2)] at hw2 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
hw1' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s1) w1 i = 1
⊢ ∑ i : ι, Set.indicator (↑s2) w2 i = 1
[PROOFSTEP]
rwa [Set.sum_indicator_subset _ (Finset.subset_univ s2)] at hw2 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq : ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2
hw1' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s1) w1 i = 1
hw2' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s2) w2 i = 1
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
rw [Finset.affineCombination_indicator_subset w1 p (Finset.subset_univ s1),
  Finset.affineCombination_indicator_subset w2 p (Finset.subset_univ s2)] at hweq 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Fintype ι
p : ι → P
h :
  ∀ (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i : ι, w1 i = 1 →
      ∑ i : ι, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) w2 → w1 = w2
s1 s2 : Finset ι
w1 w2 : ι → k
hw1 : ∑ i in s1, w1 i = 1
hw2 : ∑ i in s2, w2 i = 1
hweq :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) (Set.indicator (↑s1) w1) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ p) (Set.indicator (↑s2) w2)
hw1' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s1) w1 i = 1
hw2' : ∑ i : ι, Set.indicator (↑s2) w2 i = 1
⊢ Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
[PROOFSTEP]
exact h _ _ hw1' hw2' hweq
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
hp : AffineIndependent k p
j : ι
w : ι → kˣ
⊢ AffineIndependent k fun i => ↑(AffineMap.lineMap (p j) (p i)) ↑(w i)
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k _ j] at hp ⊢
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
j : ι
hp : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p j
w : ι → kˣ
⊢ LinearIndependent k fun i => ↑(AffineMap.lineMap (p j) (p ↑i)) ↑(w ↑i) -ᵥ ↑(AffineMap.lineMap (p j) (p j)) ↑(w j)
[PROOFSTEP]
simp only [AffineMap.lineMap_vsub_left, AffineMap.coe_const, AffineMap.lineMap_same, const_apply]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
j : ι
hp : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p j
w : ι → kˣ
⊢ LinearIndependent k fun i => ↑(w ↑i) • (p ↑i -ᵥ p j)
[PROOFSTEP]
exact hp.units_smul fun i => w i
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
⊢ Injective p
[PROOFSTEP]
intro i j hij
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i j : ι
hij : p i = p j
⊢ i = j
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub _ _ j] at ha 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
i j : ι
ha : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p j
hij : p i = p j
⊢ i = j
[PROOFSTEP]
by_contra hij'
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
i j : ι
ha : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p j
hij : p i = p j
hij' : ¬i = j
⊢ False
[PROOFSTEP]
refine' ha.ne_zero ⟨i, hij'⟩ (vsub_eq_zero_iff_eq.mpr _)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
i j : ι
ha : LinearIndependent k fun i => p ↑i -ᵥ p j
hij : p i = p j
hij' : ¬i = j
⊢ p ↑{ val := i, property := hij' } = p j
[PROOFSTEP]
simp_all only [ne_eq]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
⊢ AffineIndependent k (p ∘ ↑f)
[PROOFSTEP]
classical
intro fs w hw hs i0 hi0
let fs' := fs.map f
let w' i := if h : ∃ i2, f i2 = i then w h.choose else 0
have hw' : ∀ i2 : ι2, w' (f i2) = w i2 := by
  intro i2
  have h : ∃ i : ι2, f i = f i2 := ⟨i2, rfl⟩
  have hs : h.choose = i2 := f.injective h.choose_spec
  simp_rw [dif_pos h, hs]
have hw's : ∑ i in fs', w' i = 0 := by
  rw [← hw, Finset.sum_map]
  simp [hw']
have hs' : fs'.weightedVSub p w' = (0 : V) :=
  by
  rw [← hs, Finset.weightedVSub_map]
  congr with i
  simp_all only [comp_apply, EmbeddingLike.apply_eq_iff_eq, exists_eq, dite_true]
rw [← ha fs' w' hw's hs' (f i0) ((Finset.mem_map' _).2 hi0), hw']
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
⊢ AffineIndependent k (p ∘ ↑f)
[PROOFSTEP]
intro fs w hw hs i0 hi0
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
let fs' := fs.map f
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
let w' i := if h : ∃ i2, f i2 = i then w h.choose else 0
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw' : ∀ i2 : ι2, w' (f i2) = w i2 := by
  intro i2
  have h : ∃ i : ι2, f i = f i2 := ⟨i2, rfl⟩
  have hs : h.choose = i2 := f.injective h.choose_spec
  simp_rw [dif_pos h, hs]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
⊢ ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
[PROOFSTEP]
intro i2
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
i2 : ι2
⊢ w' (↑f i2) = w i2
[PROOFSTEP]
have h : ∃ i : ι2, f i = f i2 := ⟨i2, rfl⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
i2 : ι2
h : ∃ i, ↑f i = ↑f i2
⊢ w' (↑f i2) = w i2
[PROOFSTEP]
have hs : h.choose = i2 := f.injective h.choose_spec
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs✝ : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
i2 : ι2
h : ∃ i, ↑f i = ↑f i2
hs : Exists.choose h = i2
⊢ w' (↑f i2) = w i2
[PROOFSTEP]
simp_rw [dif_pos h, hs]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hw's : ∑ i in fs', w' i = 0 := by
  rw [← hw, Finset.sum_map]
  simp [hw']
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
⊢ ∑ i in fs', w' i = 0
[PROOFSTEP]
rw [← hw, Finset.sum_map]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
⊢ ∑ x in fs, w' (↑f x) = ∑ i in fs, w i
[PROOFSTEP]
simp [hw']
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
hw's : ∑ i in fs', w' i = 0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
have hs' : fs'.weightedVSub p w' = (0 : V) :=
  by
  rw [← hs, Finset.weightedVSub_map]
  congr with i
  simp_all only [comp_apply, EmbeddingLike.apply_eq_iff_eq, exists_eq, dite_true]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
hw's : ∑ i in fs', w' i = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub fs' p) w' = 0
[PROOFSTEP]
rw [← hs, Finset.weightedVSub_map]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
hw's : ∑ i in fs', w' i = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) (w' ∘ ↑f) = ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w
[PROOFSTEP]
congr with i
[GOAL]
case h.e_6.h.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
hw's : ∑ i in fs', w' i = 0
i : ι2
⊢ (w' ∘ ↑f) i = w i
[PROOFSTEP]
simp_all only [comp_apply, EmbeddingLike.apply_eq_iff_eq, exists_eq, dite_true]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι2 : Type u_5
f : ι2 ↪ ι
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
fs : Finset ι2
w : ι2 → k
hw : ∑ i in fs, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub fs (p ∘ ↑f)) w = 0
i0 : ι2
hi0 : i0 ∈ fs
fs' : Finset ι := Finset.map f fs
w' : ι → k := fun i => if h : ∃ i2, ↑f i2 = i then w (Exists.choose h) else 0
hw' : ∀ (i2 : ι2), w' (↑f i2) = w i2
hw's : ∑ i in fs', w' i = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub fs' p) w' = 0
⊢ w i0 = 0
[PROOFSTEP]
rw [← ha fs' w' hw's hs' (f i0) ((Finset.mem_map' _).2 hi0), hw']
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
⊢ AffineIndependent k fun x => ↑x
[PROOFSTEP]
let f : Set.range p → ι := fun x => x.property.choose
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
f : ↑(Set.range p) → ι := fun x => Exists.choose (_ : ↑x ∈ Set.range p)
⊢ AffineIndependent k fun x => ↑x
[PROOFSTEP]
have hf : ∀ x, p (f x) = x := fun x => x.property.choose_spec
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
f : ↑(Set.range p) → ι := fun x => Exists.choose (_ : ↑x ∈ Set.range p)
hf : ∀ (x : ↑(Set.range p)), p (f x) = ↑x
⊢ AffineIndependent k fun x => ↑x
[PROOFSTEP]
let fe : Set.range p ↪ ι := ⟨f, fun x₁ x₂ he => Subtype.ext (hf x₁ ▸ hf x₂ ▸ he ▸ rfl)⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
f : ↑(Set.range p) → ι := fun x => Exists.choose (_ : ↑x ∈ Set.range p)
hf : ∀ (x : ↑(Set.range p)), p (f x) = ↑x
fe : ↑(Set.range p) ↪ ι := { toFun := f, inj' := (_ : ∀ (x₁ x₂ : ↑(Set.range p)), f x₁ = f x₂ → x₁ = x₂) }
⊢ AffineIndependent k fun x => ↑x
[PROOFSTEP]
convert ha.comp_embedding fe
[GOAL]
case h.e'_9.h.h.e
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
f : ↑(Set.range p) → ι := fun x => Exists.choose (_ : ↑x ∈ Set.range p)
hf : ∀ (x : ↑(Set.range p)), p (f x) = ↑x
fe : ↑(Set.range p) ↪ ι := { toFun := f, inj' := (_ : ∀ (x₁ x₂ : ↑(Set.range p)), f x₁ = f x₂ → x₁ = x₂) }
x✝ : ↑(Set.range p)
⊢ Subtype.val = p ∘ ↑fe
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h.e'_9.h.h.e.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
f : ↑(Set.range p) → ι := fun x => Exists.choose (_ : ↑x ∈ Set.range p)
hf : ∀ (x : ↑(Set.range p)), p (f x) = ↑x
fe : ↑(Set.range p) ↪ ι := { toFun := f, inj' := (_ : ∀ (x₁ x₂ : ↑(Set.range p)), f x₁ = f x₂ → x₁ = x₂) }
x✝¹ : ↑(Set.range p)
x✝ : { x // x ∈ Set.range p }
⊢ ↑x✝ = (p ∘ ↑fe) x✝
[PROOFSTEP]
simp [hf]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
⊢ AffineIndependent k (p ∘ ↑e) ↔ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
refine' ⟨_, AffineIndependent.comp_embedding e.toEmbedding⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
⊢ AffineIndependent k (p ∘ ↑e) → AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
h : AffineIndependent k (p ∘ ↑e)
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
have : p = p ∘ e ∘ e.symm.toEmbedding := by
  ext
  simp
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
h : AffineIndependent k (p ∘ ↑e)
⊢ p = p ∘ ↑e ∘ ↑(Equiv.toEmbedding e.symm)
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
h : AffineIndependent k (p ∘ ↑e)
x✝ : ι'
⊢ p x✝ = (p ∘ ↑e ∘ ↑(Equiv.toEmbedding e.symm)) x✝
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
h : AffineIndependent k (p ∘ ↑e)
this : p = p ∘ ↑e ∘ ↑(Equiv.toEmbedding e.symm)
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
rw [this]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
ι' : Type u_5
e : ι ≃ ι'
p : ι' → P
h : AffineIndependent k (p ∘ ↑e)
this : p = p ∘ ↑e ∘ ↑(Equiv.toEmbedding e.symm)
⊢ AffineIndependent k (p ∘ ↑e ∘ ↑(Equiv.toEmbedding e.symm))
[PROOFSTEP]
exact h.comp_embedding e.symm.toEmbedding
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
cases' isEmpty_or_nonempty ι with h h
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
h : IsEmpty ι
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
haveI := h
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
h this : IsEmpty ι
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
apply affineIndependent_of_subsingleton
[GOAL]
case inr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
h : Nonempty ι
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
obtain ⟨i⟩ := h
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
i : ι
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k p i]
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hai : AffineIndependent k (↑f ∘ p)
i : ι
⊢ LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
[PROOFSTEP]
simp_rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k (f ∘ p) i, Function.comp_apply, ← f.linearMap_vsub] at hai 
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
i : ι
hai : LinearIndependent k fun i_1 => ↑f.linear (p ↑i_1 -ᵥ p i)
⊢ LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
[PROOFSTEP]
exact LinearIndependent.of_comp f.linear hai
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
hai : AffineIndependent k p
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
cases' isEmpty_or_nonempty ι with h h
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
hai : AffineIndependent k p
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
h : IsEmpty ι
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
haveI := h
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
hai : AffineIndependent k p
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
h this : IsEmpty ι
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
apply affineIndependent_of_subsingleton
[GOAL]
case inr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
hai : AffineIndependent k p
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
h : Nonempty ι
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
obtain ⟨i⟩ := h
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
hai : AffineIndependent k p
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
i : ι
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k p i] at hai 
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
i : ι
hai : LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
⊢ AffineIndependent k (↑f ∘ p)
[PROOFSTEP]
simp_rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k (f ∘ p) i, Function.comp_apply, ← f.linearMap_vsub]
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
i : ι
hai : LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
⊢ LinearIndependent k fun i_1 => ↑f.linear (p ↑i_1 -ᵥ p i)
[PROOFSTEP]
have hf' : LinearMap.ker f.linear = ⊥ := by rwa [LinearMap.ker_eq_bot, f.linear_injective_iff]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
i : ι
hai : LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
⊢ LinearMap.ker f.linear = ⊥
[PROOFSTEP]
rwa [LinearMap.ker_eq_bot, f.linear_injective_iff]
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
p : ι → P
f : P →ᵃ[k] P₂
hf : Injective ↑f
i : ι
hai : LinearIndependent k fun i_1 => p ↑i_1 -ᵥ p i
hf' : LinearMap.ker f.linear = ⊥
⊢ LinearIndependent k fun i_1 => ↑f.linear (p ↑i_1 -ᵥ p i)
[PROOFSTEP]
exact LinearIndependent.map' hai f.linear hf'
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
s : Set P
e : P ≃ᵃ[k] P₂
⊢ AffineIndependent k Subtype.val ↔ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
have : e ∘ ((↑) : s → P) = ((↑) : e '' s → P₂) ∘ (e : P ≃ P₂).image s := rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁶ : Ring k
inst✝⁵ : AddCommGroup V
inst✝⁴ : Module k V
inst✝³ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
V₂ : Type u_5
P₂ : Type u_6
inst✝² : AddCommGroup V₂
inst✝¹ : Module k V₂
inst✝ : AffineSpace V₂ P₂
s : Set P
e : P ≃ᵃ[k] P₂
this : ↑e ∘ Subtype.val = Subtype.val ∘ ↑(Equiv.image (↑e) s)
⊢ AffineIndependent k Subtype.val ↔ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
rw [← e.affineIndependent_iff, this, affineIndependent_equiv]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
p0 : P
hp0s1 : p0 ∈ affineSpan k (p '' s1)
hp0s2 : p0 ∈ affineSpan k (p '' s2)
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rw [Set.image_eq_range] at hp0s1 hp0s2 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
p0 : P
hp0s1 : p0 ∈ affineSpan k (Set.range fun x => p ↑x)
hp0s2 : p0 ∈ affineSpan k (Set.range fun x => p ↑x)
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rw [mem_affineSpan_iff_eq_affineCombination, ← Finset.eq_affineCombination_subset_iff_eq_affineCombination_subtype] at
  hp0s1 hp0s2 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
p0 : P
hp0s1 : ∃ fs x w x, p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs p) w
hp0s2 : ∃ fs x w x, p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs p) w
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rcases hp0s1 with ⟨fs1, hfs1, w1, hw1, hp0s1⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
p0 : P
hp0s2 : ∃ fs x w x, p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs p) w
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rcases hp0s2 with ⟨fs2, hfs2, w2, hw2, hp0s2⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_indicator_eq_of_affineCombination_eq] at ha 
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha :
  ∀ (s1 s2 : Finset ι) (w1 w2 : ι → k),
    ∑ i in s1, w1 i = 1 →
      ∑ i in s2, w2 i = 1 →
        ↑(Finset.affineCombination k s1 p) w1 = ↑(Finset.affineCombination k s2 p) w2 →
          Set.indicator (↑s1) w1 = Set.indicator (↑s2) w2
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
replace ha := ha fs1 fs2 w1 w2 hw1 hw2 (hp0s1 ▸ hp0s2)
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
ha : Set.indicator (↑fs1) w1 = Set.indicator (↑fs2) w2
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
have hnz : ∑ i in fs1, w1 i ≠ 0 := hw1.symm ▸ one_ne_zero
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
ha : Set.indicator (↑fs1) w1 = Set.indicator (↑fs2) w2
hnz : ∑ i in fs1, w1 i ≠ 0
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
rcases Finset.exists_ne_zero_of_sum_ne_zero hnz with ⟨i, hifs1, hinz⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
ha : Set.indicator (↑fs1) w1 = Set.indicator (↑fs2) w2
hnz : ∑ i in fs1, w1 i ≠ 0
i : ι
hifs1 : i ∈ fs1
hinz : w1 i ≠ 0
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
simp_rw [← Set.indicator_of_mem (Finset.mem_coe.2 hifs1) w1, ha] at hinz 
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
ha : Set.indicator (↑fs1) w1 = Set.indicator (↑fs2) w2
hnz : ∑ i in fs1, w1 i ≠ 0
i : ι
hifs1 : i ∈ fs1
hinz : Set.indicator (↑fs2) w2 i ≠ 0
⊢ ∃ i, i ∈ s1 ∩ s2
[PROOFSTEP]
use i, hfs1 hifs1
[GOAL]
case right
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
s1 s2 : Set ι
p0 : P
fs1 : Finset ι
hfs1 : ↑fs1 ⊆ s1
w1 : ι → k
hw1 : ∑ i in fs1, w1 i = 1
hp0s1 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs1 p) w1
fs2 : Finset ι
hfs2 : ↑fs2 ⊆ s2
w2 : ι → k
hw2 : ∑ i in fs2, w2 i = 1
hp0s2 : p0 = ↑(Finset.affineCombination k fs2 p) w2
ha : Set.indicator (↑fs1) w1 = Set.indicator (↑fs2) w2
hnz : ∑ i in fs1, w1 i ≠ 0
i : ι
hifs1 : i ∈ fs1
hinz : Set.indicator (↑fs2) w2 i ≠ 0
⊢ i ∈ s2
[PROOFSTEP]
exact hfs2 (Set.mem_of_indicator_ne_zero hinz)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
hd : Disjoint s1 s2
⊢ Disjoint ↑(affineSpan k (p '' s1)) ↑(affineSpan k (p '' s2))
[PROOFSTEP]
refine' Set.disjoint_left.2 fun p0 hp0s1 hp0s2 => _
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
hd : Disjoint s1 s2
p0 : P
hp0s1 : p0 ∈ ↑(affineSpan k (p '' s1))
hp0s2 : p0 ∈ ↑(affineSpan k (p '' s2))
⊢ False
[PROOFSTEP]
cases' ha.exists_mem_inter_of_exists_mem_inter_affineSpan hp0s1 hp0s2 with i hi
[GOAL]
case intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
s1 s2 : Set ι
hd : Disjoint s1 s2
p0 : P
hp0s1 : p0 ∈ ↑(affineSpan k (p '' s1))
hp0s2 : p0 ∈ ↑(affineSpan k (p '' s2))
i : ι
hi : i ∈ s1 ∩ s2
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact Set.disjoint_iff.1 hd hi
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' s) ↔ i ∈ s
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' s) → i ∈ s
[PROOFSTEP]
intro hs
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
hs : p i ∈ affineSpan k (p '' s)
⊢ i ∈ s
[PROOFSTEP]
have h :=
  AffineIndependent.exists_mem_inter_of_exists_mem_inter_affineSpan ha hs
    (mem_affineSpan k (Set.mem_image_of_mem _ (Set.mem_singleton _)))
[GOAL]
case mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
hs : p i ∈ affineSpan k (p '' s)
h : ∃ i_1, i_1 ∈ s ∩ {i}
⊢ i ∈ s
[PROOFSTEP]
rwa [← Set.nonempty_def, Set.inter_singleton_nonempty] at h 
[GOAL]
case mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
⊢ i ∈ s → p i ∈ affineSpan k (p '' s)
[PROOFSTEP]
exact fun h => mem_affineSpan k (Set.mem_image_of_mem p h)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : Ring k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
inst✝ : Nontrivial k
p : ι → P
ha : AffineIndependent k p
i : ι
s : Set ι
⊢ ¬p i ∈ affineSpan k (p '' (s \ {i}))
[PROOFSTEP]
simp [ha]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
h : ¬AffineIndependent k Subtype.val
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
classical
rw [affineIndependent_iff_of_fintype] at h 
simp only [exists_prop, not_forall] at h 
obtain ⟨w, hw, hwt, i, hi⟩ := h
simp only [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero _ w ((↑) : t → V) hw 0, vsub_eq_sub,
  Finset.weightedVSubOfPoint_apply, sub_zero] at hwt 
let f : ∀ x : V, x ∈ t → k := fun x hx => w ⟨x, hx⟩
refine' ⟨fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else (0 : k), _, _, by use i; simp [hi]⟩
suffices (∑ e : V in t, dite (e ∈ t) (fun hx => f e hx • e) fun _ => 0) = 0
  by
  convert this
  rename V => x
  by_cases hx : x ∈ t <;> simp [hx]
all_goals simp only [Finset.sum_dite_of_true fun _ h => h, Finset.mk_coe, hwt, hw]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
h : ¬AffineIndependent k Subtype.val
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_of_fintype] at h 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
h :
  ¬∀ (w : { x // x ∈ t } → k),
      ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0 →
        ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ Subtype.val) w = 0 → ∀ (i : { x // x ∈ t }), w i = 0
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
simp only [exists_prop, not_forall] at h 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
h : ∃ x, ∑ i : { x // x ∈ t }, x i = 0 ∧ ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ Subtype.val) x = 0 ∧ ∃ x_1, ¬x x_1 = 0
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
obtain ⟨w, hw, hwt, i, hi⟩ := h
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
hwt : ↑(Finset.weightedVSub Finset.univ Subtype.val) w = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
simp only [Finset.weightedVSub_eq_weightedVSubOfPoint_of_sum_eq_zero _ w ((↑) : t → V) hw 0, vsub_eq_sub,
  Finset.weightedVSubOfPoint_apply, sub_zero] at hwt 
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
let f : ∀ x : V, x ∈ t → k := fun x hx => w ⟨x, hx⟩
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∃ f, ∑ e in t, f e • e = 0 ∧ ∑ e in t, f e = 0 ∧ ∃ x, x ∈ t ∧ f x ≠ 0
[PROOFSTEP]
refine' ⟨fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else (0 : k), _, _, by use i; simp [hi]⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∃ x, x ∈ t ∧ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) x ≠ 0
[PROOFSTEP]
use i
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ↑i ∈ t ∧ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) ↑i ≠ 0
[PROOFSTEP]
simp [hi]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∑ e in t, (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) e • e = 0
case intro.intro.intro.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∑ e in t, (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) e = 0
[PROOFSTEP]
suffices (∑ e : V in t, dite (e ∈ t) (fun hx => f e hx • e) fun _ => 0) = 0
  by
  convert this
  rename V => x
  by_cases hx : x ∈ t <;> simp [hx]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
this : (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
⊢ ∑ e in t, (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) e • e = 0
[PROOFSTEP]
convert this
[GOAL]
case h.e'_2.a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
this : (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
x✝ : V
a✝ : x✝ ∈ t
⊢ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) x✝ • x✝ = if hx : x✝ ∈ t then f x✝ hx • x✝ else 0
[PROOFSTEP]
rename V => x
[GOAL]
case h.e'_2.a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
this : (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
x : V
a✝ : x ∈ t
⊢ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) x • x = if hx : x ∈ t then f x hx • x else 0
[PROOFSTEP]
by_cases hx : x ∈ t
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
this : (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
x : V
a✝ hx : x ∈ t
⊢ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) x • x = if hx : x ∈ t then f x hx • x else 0
[PROOFSTEP]
simp [hx]
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
this : (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
x : V
a✝ : x ∈ t
hx : ¬x ∈ t
⊢ (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) x • x = if hx : x ∈ t then f x hx • x else 0
[PROOFSTEP]
simp [hx]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
case intro.intro.intro.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∑ e in t, (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) e = 0
[PROOFSTEP]
all_goals simp only [Finset.sum_dite_of_true fun _ h => h, Finset.mk_coe, hwt, hw]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ (∑ e in t, if hx : e ∈ t then f e hx • e else 0) = 0
[PROOFSTEP]
simp only [Finset.sum_dite_of_true fun _ h => h, Finset.mk_coe, hwt, hw]
[GOAL]
case intro.intro.intro.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
t : Finset V
w : { x // x ∈ t } → k
hw : ∑ i : { x // x ∈ t }, w i = 0
i : { x // x ∈ t }
hi : ¬w i = 0
hwt : ∑ x : { x // x ∈ t }, w x • ↑x = 0
f : (x : V) → x ∈ t → k := fun x hx => w { val := x, property := hx }
⊢ ∑ e in t, (fun x => if hx : x ∈ t then f x hx else 0) e = 0
[PROOFSTEP]
simp only [Finset.sum_dite_of_true fun _ h => h, Finset.mk_coe, hwt, hw]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι✝ : Type u_4
ι : Type u_5
p : ι → V
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
⊢ (↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0 → ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0) ↔ ∑ e in s, w e • p e = 0 → ∀ (e : ι), e ∈ s → w e = 0
[PROOFSTEP]
simp [s.weightedVSub_eq_linear_combination hw]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s p) w ∈
      vectorSpan k {↑(Finset.affineCombination k s p) w₁, ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂} ↔
    ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
rw [mem_vectorSpan_pair]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
⊢ (∃ r,
      r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) =
        ↑(Finset.weightedVSub s p) w) ↔
    ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
refine' ⟨fun h => _, fun h => _⟩
[GOAL]
case refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h✝ : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
h :
  ∃ r, r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
⊢ ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
rcases h with ⟨r, hr⟩
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr : r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
⊢ ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
refine' ⟨r, fun i hi => _⟩
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr : r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
rw [s.affineCombination_vsub, ← s.weightedVSub_const_smul, ← sub_eq_zero, ← map_sub] at hr 
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr✝ : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
hr : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂) - w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
have hw' : (∑ j in s, (r • (w₁ - w₂) - w) j) = 0 := by
  simp_rw [Pi.sub_apply, Pi.smul_apply, Pi.sub_apply, smul_sub, Finset.sum_sub_distrib, ← Finset.smul_sum, hw, hw₁, hw₂,
    sub_self]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr✝ : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
hr : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂) - w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
⊢ ∑ j in s, (r • (w₁ - w₂) - w) j = 0
[PROOFSTEP]
simp_rw [Pi.sub_apply, Pi.smul_apply, Pi.sub_apply, smul_sub, Finset.sum_sub_distrib, ← Finset.smul_sum, hw, hw₁, hw₂,
  sub_self]
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr✝ : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
hr : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂) - w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
hw' : ∑ j in s, (r • (w₁ - w₂) - w) j = 0
⊢ w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
have hr' := h s _ hw' hr i hi
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr✝ : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
hr : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂) - w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
hw' : ∑ j in s, (r • (w₁ - w₂) - w) j = 0
hr' : (r • (w₁ - w₂) - w) i = 0
⊢ w i = r * (w₁ i - w₂ i)
[PROOFSTEP]
rw [eq_comm, ← sub_eq_zero, ← smul_eq_mul]
[GOAL]
case refine'_1.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr✝ : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
hr : ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂) - w) = 0
i : ι
hi : i ∈ s
hw' : ∑ j in s, (r • (w₁ - w₂) - w) j = 0
hr' : (r • (w₁ - w₂) - w) i = 0
⊢ r • (w₁ i - w₂ i) - w i = 0
[PROOFSTEP]
exact hr'
[GOAL]
case refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h✝ : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
h : ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
⊢ ∃ r, r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
[PROOFSTEP]
rcases h with ⟨r, hr⟩
[GOAL]
case refine'_2.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
⊢ ∃ r, r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
[PROOFSTEP]
refine' ⟨r, _⟩
[GOAL]
case refine'_2.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
⊢ r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
[PROOFSTEP]
let w' i := r * (w₁ i - w₂ i)
[GOAL]
case refine'_2.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₁ i - w₂ i)
w' : ι → k := fun i => r * (w₁ i - w₂ i)
⊢ r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
[PROOFSTEP]
change ∀ i ∈ s, w i = w' i at hr 
[GOAL]
case refine'_2.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
w' : ι → k := fun i => r * (w₁ i - w₂ i)
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = w' i
⊢ r • (↑(Finset.affineCombination k s p) w₁ -ᵥ ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂) = ↑(Finset.weightedVSub s p) w
[PROOFSTEP]
rw [s.weightedVSub_congr hr fun _ _ => rfl, s.affineCombination_vsub, ← s.weightedVSub_const_smul]
[GOAL]
case refine'_2.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 0
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
r : k
w' : ι → k := fun i => r * (w₁ i - w₂ i)
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = w' i
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s p) (r • (w₁ - w₂)) = ↑(Finset.weightedVSub s fun x => p x) fun i => w' i
[PROOFSTEP]
congr
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
x✝ : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
⊢ ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈
      affineSpan k {↑(Finset.affineCombination k s p) w₁, ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂} ↔
    ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₂ i - w₁ i) + w₁ i
[PROOFSTEP]
rw [← vsub_vadd (s.affineCombination k p w) (s.affineCombination k p w₁),
  AffineSubspace.vadd_mem_iff_mem_direction _ (left_mem_affineSpan_pair _ _ _), direction_affineSpan,
  s.affineCombination_vsub, Set.pair_comm, weightedVSub_mem_vectorSpan_pair h _ hw₂ hw₁]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
x✝ : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
⊢ (∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → (w - w₁) i = r * (w₂ i - w₁ i)) ↔ ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₂ i - w₁ i) + w₁ i
[PROOFSTEP]
simp only [Pi.sub_apply, sub_eq_iff_eq_add]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
x✝ : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
⊢ ∑ i in s, (w - w₁) i = 0
[PROOFSTEP]
simp_all only [Pi.sub_apply, Finset.sum_sub_distrib, sub_self]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rcases s.eq_empty_or_nonempty with (rfl | ⟨p₁, hp₁⟩)
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have p₁ : P := AddTorsor.Nonempty.some
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
let hsv := Basis.ofVectorSpace k V
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have hsvi := hsv.linearIndependent
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k ↑hsv
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have hsvt := hsv.span_eq
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k ↑hsv
hsvt : Submodule.span k (Set.range ↑hsv) = ⊤
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rw [Basis.coe_ofVectorSpace] at hsvi hsvt 
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have h0 : ∀ v : V, v ∈ Basis.ofVectorSpaceIndex _ _ → v ≠ 0 :=
  by
  intro v hv
  simpa using hsv.ne_zero ⟨v, hv⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
⊢ ∀ (v : V), v ∈ Basis.ofVectorSpaceIndex (?m.389241 v) V → v ≠ 0
[PROOFSTEP]
intro v hv
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
v : V
hv : v ∈ Basis.ofVectorSpaceIndex (?m.389241 v) V
⊢ v ≠ 0
[PROOFSTEP]
simpa using hsv.ne_zero ⟨v, hv⟩
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
h0 : ∀ (v : V), v ∈ Basis.ofVectorSpaceIndex k V → v ≠ 0
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rw [linearIndependent_set_iff_affineIndependent_vadd_union_singleton k h0 p₁] at hsvi 
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hsv : Basis (↑(Basis.ofVectorSpaceIndex k V)) k V := Basis.ofVectorSpace k V
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
h0 : ∀ (v : V), v ∈ Basis.ofVectorSpaceIndex k V → v ≠ 0
⊢ ∃ t, ∅ ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
exact
  ⟨{ p₁ } ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' _, Set.empty_subset _, hsvi,
    affineSpan_singleton_union_vadd_eq_top_of_span_eq_top p₁ hsvt⟩
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
h : AffineIndependent k fun p => ↑p
p₁ : P
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_set_iff_linearIndependent_vsub k hp₁] at h 
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
let bsv := Basis.extend h
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have hsvi := bsv.linearIndependent
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k ↑bsv
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have hsvt := bsv.span_eq
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k ↑bsv
hsvt : Submodule.span k (Set.range ↑bsv) = ⊤
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rw [Basis.coe_extend] at hsvi hsvt 
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have hsv := h.subset_extend (Set.subset_univ _)
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
have h0 : ∀ v : V, v ∈ h.extend _ → v ≠ 0 := by
  intro v hv
  simpa using bsv.ne_zero ⟨v, hv⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
⊢ ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ ?m.393529 v) → v ≠ 0
[PROOFSTEP]
intro v hv
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
v : V
hv : v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ ?m.393529 v)
⊢ v ≠ 0
[PROOFSTEP]
simpa using bsv.ne_zero ⟨v, hv⟩
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : LinearIndependent k Subtype.val
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
rw [linearIndependent_set_iff_affineIndependent_vadd_union_singleton k h0 p₁] at hsvi 
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ ∃ t, s ⊆ t ∧ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧ affineSpan k t = ⊤
[PROOFSTEP]
refine' ⟨{ p₁ } ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' h.extend (Set.subset_univ _), _, _⟩
[GOAL]
case inr.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ s ⊆ {p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
[PROOFSTEP]
refine' Set.Subset.trans _ (Set.union_subset_union_right _ (Set.image_subset _ hsv))
[GOAL]
case inr.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ s ⊆ {p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' ((fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}))
[PROOFSTEP]
simp [Set.image_image]
[GOAL]
case inr.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ (AffineIndependent k fun p => ↑p) ∧
    affineSpan k
        ({p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)) =
      ⊤
[PROOFSTEP]
use hsvi
[GOAL]
case right
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p₁ : P
h : LinearIndependent k fun v => ↑v
hp₁ : p₁ ∈ s
bsv : Basis (↑(LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ))) k V := Basis.extend h
hsvi : AffineIndependent k fun p => ↑p
hsvt : Submodule.span k (Set.range Subtype.val) = ⊤
hsv : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)
h0 : ∀ (v : V), v ∈ LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ) → v ≠ 0
⊢ affineSpan k
      ({p₁} ∪ (fun v => v +ᵥ p₁) '' LinearIndependent.extend h (_ : (fun p => p -ᵥ p₁) '' (s \ {p₁}) ⊆ Set.univ)) =
    ⊤
[PROOFSTEP]
exact affineSpan_singleton_union_vadd_eq_top_of_span_eq_top p₁ hsvt
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k s ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
rcases s.eq_empty_or_nonempty with (rfl | ⟨p, hp⟩)
[GOAL]
case inl
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k ∅ ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
exact ⟨∅, Set.empty_subset ∅, rfl, affineIndependent_of_subsingleton k _⟩
[GOAL]
case inr.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k s ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
obtain ⟨b, hb₁, hb₂, hb₃⟩ := exists_linearIndependent k ((Equiv.vaddConst p).symm '' s)
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : LinearIndependent k Subtype.val
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k s ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
have hb₀ : ∀ v : V, v ∈ b → v ≠ 0 := fun v hv => hb₃.ne_zero (⟨v, hv⟩ : b)
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : LinearIndependent k Subtype.val
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k s ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
rw [linearIndependent_set_iff_affineIndependent_vadd_union_singleton k hb₀ p] at hb₃ 
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ ∃ t x, affineSpan k t = affineSpan k s ∧ AffineIndependent k Subtype.val
[PROOFSTEP]
refine' ⟨{ p } ∪ Equiv.vaddConst p '' b, _, _, hb₃⟩
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ {p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b ⊆ s
[PROOFSTEP]
apply Set.union_subset (Set.singleton_subset_iff.mpr hp)
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_1
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b ⊆ s
[PROOFSTEP]
rwa [← (Equiv.vaddConst p).subset_image' b s]
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = Submodule.span k (↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s)
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b) = affineSpan k s
[PROOFSTEP]
rw [Equiv.coe_vaddConst_symm, ← vectorSpan_eq_span_vsub_set_right k hp] at hb₂ 
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b) = affineSpan k s
[PROOFSTEP]
apply AffineSubspace.ext_of_direction_eq
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ AffineSubspace.direction (affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b)) = AffineSubspace.direction (affineSpan k s)
[PROOFSTEP]
have : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b) := by simp
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
this : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
⊢ AffineSubspace.direction (affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b)) = AffineSubspace.direction (affineSpan k s)
[PROOFSTEP]
simp only [direction_affineSpan, ← hb₂, Equiv.coe_vaddConst, Set.singleton_union,
  vectorSpan_eq_span_vsub_set_right k (Set.mem_insert p _), this]
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
this : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
⊢ Submodule.span k ((fun x => x -ᵥ p) '' insert p ((fun a => a +ᵥ p) '' b)) = Submodule.span k (insert 0 b)
[PROOFSTEP]
congr
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd.e_s
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
this : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
⊢ (fun x => x -ᵥ p) '' insert p ((fun a => a +ᵥ p) '' b) = insert 0 b
[PROOFSTEP]
change (Equiv.vaddConst p).symm '' insert p (Equiv.vaddConst p '' b) = _
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd.e_s
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
this : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
⊢ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' insert p (↑(Equiv.vaddConst p) '' b) = insert 0 b
[PROOFSTEP]
rw [Set.image_insert_eq, ← Set.image_comp]
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hd.e_s
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
this : Submodule.span k b = Submodule.span k (insert 0 b)
⊢ insert (↑(Equiv.vaddConst p).symm p) (↑(Equiv.vaddConst p).symm ∘ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b) = insert 0 b
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
case inr.intro.intro.intro.intro.refine'_2.hn
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ Set.Nonempty (↑(affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b)) ∩ ↑(affineSpan k s))
[PROOFSTEP]
use p
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ p ∈ ↑(affineSpan k ({p} ∪ ↑(Equiv.vaddConst p) '' b)) ∩ ↑(affineSpan k s)
[PROOFSTEP]
simp only [Equiv.coe_vaddConst, Set.singleton_union, Set.mem_inter_iff, coe_affineSpan]
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : Set P
p : P
hp : p ∈ s
b : Set V
hb₁ : b ⊆ ↑(Equiv.vaddConst p).symm '' s
hb₂ : Submodule.span k b = vectorSpan k s
hb₃ : AffineIndependent k fun p_1 => ↑p_1
hb₀ : ∀ (v : V), v ∈ b → v ≠ 0
⊢ p ∈ spanPoints k (insert p ((fun a => a +ᵥ p) '' b)) ∧ p ∈ spanPoints k s
[PROOFSTEP]
exact ⟨mem_spanPoints k _ _ (Set.mem_insert p _), mem_spanPoints k _ _ hp⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
⊢ AffineIndependent k ![p₁, p₂]
[PROOFSTEP]
rw [affineIndependent_iff_linearIndependent_vsub k ![p₁, p₂] 0]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
⊢ LinearIndependent k fun i => Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑i -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0
[PROOFSTEP]
let i₁ : { x // x ≠ (0 : Fin 2) } := ⟨1, by norm_num⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
⊢ 1 ≠ 0
[PROOFSTEP]
norm_num
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
⊢ LinearIndependent k fun i => Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑i -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0
[PROOFSTEP]
have he' : ∀ i, i = i₁ := by
  rintro ⟨i, hi⟩
  ext
  fin_cases i
  · simp at hi 
  · simp only [Fin.val_one]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
⊢ ∀ (i : { x // x ≠ 0 }), i = i₁
[PROOFSTEP]
rintro ⟨i, hi⟩
[GOAL]
case mk
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
i : Fin 2
hi : i ≠ 0
⊢ { val := i, property := hi } = i₁
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case mk.a.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
i : Fin 2
hi : i ≠ 0
⊢ ↑↑{ val := i, property := hi } = ↑↑i₁
[PROOFSTEP]
fin_cases i
[GOAL]
case mk.a.h.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
hi : { val := 0, isLt := (_ : 0 < 2) } ≠ 0
⊢ ↑↑{ val := { val := 0, isLt := (_ : 0 < 2) }, property := hi } = ↑↑i₁
[PROOFSTEP]
simp at hi 
[GOAL]
case mk.a.h.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
hi : { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 2) 1) } ≠ 0
⊢ ↑↑{ val := { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 2) 1) }, property := hi } = ↑↑i₁
[PROOFSTEP]
simp only [Fin.val_one]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
he' : ∀ (i : { x // x ≠ 0 }), i = i₁
⊢ LinearIndependent k fun i => Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑i -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0
[PROOFSTEP]
haveI : Unique { x // x ≠ (0 : Fin 2) } := ⟨⟨i₁⟩, he'⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
he' : ∀ (i : { x // x ≠ 0 }), i = i₁
this : Unique { x // x ≠ 0 }
⊢ LinearIndependent k fun i => Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑i -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0
[PROOFSTEP]
apply linearIndependent_unique
[GOAL]
case a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
he' : ∀ (i : { x // x ≠ 0 }), i = i₁
this : Unique { x // x ≠ 0 }
⊢ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑default -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0 ≠ 0
[PROOFSTEP]
rw [he' default]
[GOAL]
case a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p₁ p₂ : P
h : p₁ ≠ p₂
i₁ : { x // x ≠ 0 } := { val := 1, property := (_ : 1 ≠ 0) }
he' : ∀ (i : { x // x ≠ 0 }), i = i₁
this : Unique { x // x ≠ 0 }
⊢ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] ↑i₁ -ᵥ Matrix.vecCons p₁ ![p₂] 0 ≠ 0
[PROOFSTEP]
simpa using h.symm
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
classical
intro s w hw hs
let s' : Finset { y // y ≠ i } := s.subtype (· ≠ i)
let p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p x
by_cases his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
· refine' False.elim (hi _)
  let wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
  have hms : s.weightedVSub p wm = (0 : V) := by simp [hs]
  have hwm : ∑ i in s, wm i = 0 := by simp [← Finset.mul_sum, hw]
  have hwmi : wm i = -1 := by simp [his.2]
  let w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm x
  have hw' : ∑ x in s', w' x = 1 := by
    simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
    rw [← s.sum_filter_add_sum_filter_not (· ≠ i)] at hwm 
    simp_rw [Classical.not_not] at hwm 
    erw [Finset.filter_eq'] at hwm 
    simp_rw [if_pos his.1, Finset.sum_singleton, hwmi, ← sub_eq_add_neg, sub_eq_zero] at hwm 
    exact hwm
  rw [← s.affineCombination_eq_of_weightedVSub_eq_zero_of_eq_neg_one hms his.1 hwmi, ←
    (Subtype.range_coe : _ = {x | x ≠ i}), ← Set.range_comp, ← s.affineCombination_subtype_eq_filter]
  exact affineCombination_mem_affineSpan hw' p'
· rw [not_and_or, Classical.not_not] at his 
  let w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w x
  have hw' : ∑ x in s', w' x = 0 := by
    simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
    rw [Finset.sum_filter_of_ne, hw]
    rintro x hxs hwx rfl
    exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
  have hs' : s'.weightedVSub p' w' = (0 : V) :=
    by
    simp_rw [Finset.weightedVSub_subtype_eq_filter]
    rw [Finset.weightedVSub_filter_of_ne, hs]
    rintro x hxs hwx rfl
    exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
  intro j hj
  by_cases hji : j = i
  · rw [hji] at hj 
    exact hji.symm ▸ his.neg_resolve_left hj
  · exact ha s' w' hw' hs' ⟨j, hji⟩ (Finset.mem_subtype.2 hj)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
⊢ AffineIndependent k p
[PROOFSTEP]
intro s w hw hs
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
let s' : Finset { y // y ≠ i } := s.subtype (· ≠ i)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
let p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p x
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
by_cases his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
refine' False.elim (hi _)
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
let wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
have hms : s.weightedVSub p wm = (0 : V) := by simp [hs]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
[PROOFSTEP]
simp [hs]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
have hwm : ∑ i in s, wm i = 0 := by simp [← Finset.mul_sum, hw]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
⊢ ∑ i in s, wm i = 0
[PROOFSTEP]
simp [← Finset.mul_sum, hw]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
have hwmi : wm i = -1 := by simp [his.2]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
⊢ wm i = -1
[PROOFSTEP]
simp [his.2]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
let w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm x
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
have hw' : ∑ x in s', w' x = 1 := by
  simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
  rw [← s.sum_filter_add_sum_filter_not (· ≠ i)] at hwm 
  simp_rw [Classical.not_not] at hwm 
  erw [Finset.filter_eq'] at hwm 
  simp_rw [if_pos his.1, Finset.sum_singleton, hwmi, ← sub_eq_add_neg, sub_eq_zero] at hwm 
  exact hwm
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
⊢ ∑ x in s', w' x = 1
[PROOFSTEP]
simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
[PROOFSTEP]
rw [← s.sum_filter_add_sum_filter_not (· ≠ i)] at hwm 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, wm x + ∑ x in Finset.filter (fun x => ¬x ≠ i) s, wm x = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
[PROOFSTEP]
simp_rw [Classical.not_not] at hwm 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
hwm :
  ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x +
      ∑ x in Finset.filter (fun x => x = i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x =
    0
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
[PROOFSTEP]
erw [Finset.filter_eq'] at hwm 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
hwm : ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x + ∑ x in if i ∈ s then {i} else ∅, (-(w i)⁻¹ • w) x = 0
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
[PROOFSTEP]
simp_rw [if_pos his.1, Finset.sum_singleton, hwmi, ← sub_eq_add_neg, sub_eq_zero] at hwm 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
hwm : ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, (-(w i)⁻¹ • w) x = 1
[PROOFSTEP]
exact hwm
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 1
⊢ p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
[PROOFSTEP]
rw [← s.affineCombination_eq_of_weightedVSub_eq_zero_of_eq_neg_one hms his.1 hwmi, ←
  (Subtype.range_coe : _ = {x | x ≠ i}), ← Set.range_comp, ← s.affineCombination_subtype_eq_filter]
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : i ∈ s ∧ w i ≠ 0
wm : ι → k := -(w i)⁻¹ • w
hms : ↑(Finset.weightedVSub s p) wm = 0
hwm : ∑ i in s, wm i = 0
hwmi : wm i = -1
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => wm ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 1
⊢ (↑(Finset.affineCombination k (Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s) fun i_1 => p ↑i_1) fun i_1 => wm ↑i_1) ∈
    affineSpan k (Set.range (p ∘ Subtype.val))
[PROOFSTEP]
exact affineCombination_mem_affineSpan hw' p'
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬(i ∈ s ∧ w i ≠ 0)
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
rw [not_and_or, Classical.not_not] at his 
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
let w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w x
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
have hw' : ∑ x in s', w' x = 0 := by
  simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
  rw [Finset.sum_filter_of_ne, hw]
  rintro x hxs hwx rfl
  exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
⊢ ∑ x in s', w' x = 0
[PROOFSTEP]
simp_rw [Finset.sum_subtype_eq_sum_filter]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
⊢ ∑ x in Finset.filter (fun x => x ≠ i) s, w x = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.sum_filter_of_ne, hw]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
⊢ ∀ (x : ι), x ∈ s → w x ≠ 0 → x ≠ i
[PROOFSTEP]
rintro x hxs hwx rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
x : ι
hxs : x ∈ s
hwx : w x ≠ 0
ha : AffineIndependent k fun x_1 => p ↑x_1
hi : ¬p x ∈ affineSpan k (p '' {x_1 | x_1 ≠ x})
s' : Finset { y // y ≠ x } := Finset.subtype (fun x_1 => x_1 ≠ x) s
p' : { y // y ≠ x } → P := fun x_1 => p ↑x_1
his : ¬x ∈ s ∨ w x = 0
w' : { y // y ≠ x } → k := fun x_1 => w ↑x_1
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
have hs' : s'.weightedVSub p' w' = (0 : V) :=
  by
  simp_rw [Finset.weightedVSub_subtype_eq_filter]
  rw [Finset.weightedVSub_filter_of_ne, hs]
  rintro x hxs hwx rfl
  exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
[PROOFSTEP]
simp_rw [Finset.weightedVSub_subtype_eq_filter]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
⊢ ↑(Finset.weightedVSub (Finset.filter (fun x => x ≠ i) s) p) w = 0
[PROOFSTEP]
rw [Finset.weightedVSub_filter_of_ne, hs]
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
⊢ ∀ (i_1 : ι), i_1 ∈ s → w i_1 ≠ 0 → i_1 ≠ i
[PROOFSTEP]
rintro x hxs hwx rfl
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
x : ι
hxs : x ∈ s
hwx : w x ≠ 0
ha : AffineIndependent k fun x_1 => p ↑x_1
hi : ¬p x ∈ affineSpan k (p '' {x_1 | x_1 ≠ x})
s' : Finset { y // y ≠ x } := Finset.subtype (fun x_1 => x_1 ≠ x) s
p' : { y // y ≠ x } → P := fun x_1 => p ↑x_1
his : ¬x ∈ s ∨ w x = 0
w' : { y // y ≠ x } → k := fun x_1 => w ↑x_1
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
⊢ False
[PROOFSTEP]
exact hwx (his.neg_resolve_left hxs)
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
⊢ ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = 0
[PROOFSTEP]
intro j hj
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
j : ι
hj : j ∈ s
⊢ w j = 0
[PROOFSTEP]
by_cases hji : j = i
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
j : ι
hj : j ∈ s
hji : j = i
⊢ w j = 0
[PROOFSTEP]
rw [hji] at hj 
[GOAL]
case pos
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
j : ι
hj : i ∈ s
hji : j = i
⊢ w j = 0
[PROOFSTEP]
exact hji.symm ▸ his.neg_resolve_left hj
[GOAL]
case neg
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
i : ι
ha : AffineIndependent k fun x => p ↑x
hi : ¬p i ∈ affineSpan k (p '' {x | x ≠ i})
s : Finset ι
w : ι → k
hw : ∑ i in s, w i = 0
hs : ↑(Finset.weightedVSub s p) w = 0
s' : Finset { y // y ≠ i } := Finset.subtype (fun x => x ≠ i) s
p' : { y // y ≠ i } → P := fun x => p ↑x
his : ¬i ∈ s ∨ w i = 0
w' : { y // y ≠ i } → k := fun x => w ↑x
hw' : ∑ x in s', w' x = 0
hs' : ↑(Finset.weightedVSub s' p') w' = 0
j : ι
hj : j ∈ s
hji : ¬j = i
⊢ w j = 0
[PROOFSTEP]
exact ha s' w' hw' hs' ⟨j, hji⟩ (Finset.mem_subtype.2 hj)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k ![p₁, p₂, p₃]
[PROOFSTEP]
have ha : AffineIndependent k fun x : { x : Fin 3 // x ≠ 2 } => ![p₁, p₂, p₃] x :=
  by
  rw [← affineIndependent_equiv (finSuccAboveEquiv (2 : Fin 3)).toEquiv]
  convert affineIndependent_of_ne k hp₁p₂
  ext x
  fin_cases x <;> rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
[PROOFSTEP]
rw [← affineIndependent_equiv (finSuccAboveEquiv (2 : Fin 3)).toEquiv]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k ((fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x) ∘ ↑(finSuccAboveEquiv 2).toEquiv)
[PROOFSTEP]
convert affineIndependent_of_ne k hp₁p₂
[GOAL]
case h.e'_9
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ (fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x) ∘ ↑(finSuccAboveEquiv 2).toEquiv = ![p₁, p₂]
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h.e'_9.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
x : Fin 2
⊢ ((fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x) ∘ ↑(finSuccAboveEquiv 2).toEquiv) x = Matrix.vecCons p₁ ![p₂] x
[PROOFSTEP]
fin_cases x
[GOAL]
case h.e'_9.h.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ ((fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x) ∘ ↑(finSuccAboveEquiv 2).toEquiv) { val := 0, isLt := (_ : 0 < 2) } =
    Matrix.vecCons p₁ ![p₂] { val := 0, isLt := (_ : 0 < 2) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case h.e'_9.h.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
⊢ ((fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x) ∘ ↑(finSuccAboveEquiv 2).toEquiv)
      { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 2) 1) } =
    Matrix.vecCons p₁ ![p₂] { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 2) 1) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
⊢ AffineIndependent k ![p₁, p₂, p₃]
[PROOFSTEP]
refine' ha.affineIndependent_of_not_mem_span _
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
⊢ ¬Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
[PROOFSTEP]
intro h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ False
[PROOFSTEP]
refine' hp₃ ((AffineSubspace.le_def' _ s).1 _ p₃ h)
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2}) ≤ s
[PROOFSTEP]
simp_rw [affineSpan_le, Set.image_subset_iff, Set.subset_def, Set.mem_preimage]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ ∀ (x : Fin 3), x ∈ {x | x ≠ 2} → Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] x ∈ ↑s
[PROOFSTEP]
intro x
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
x : Fin 3
⊢ x ∈ {x | x ≠ 2} → Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] x ∈ ↑s
[PROOFSTEP]
fin_cases x
[GOAL]
case head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) } ∈ {x | x ≠ 2} → Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) } ∈ ↑s
[PROOFSTEP]
simp [hp₁, hp₂]
[GOAL]
case tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) } ∈ {x | x ≠ 2} →
    Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) } ∈ ↑s
[PROOFSTEP]
simp [hp₁, hp₂]
[GOAL]
case tail.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₂ : p₁ ≠ p₂
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : ¬p₃ ∈ s
ha : AffineIndependent k fun x => Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] ↑x
h : Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] 2 ∈ affineSpan k (![p₁, p₂, p₃] '' {x | x ≠ 2})
⊢ { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) } ∈ {x | x ≠ 2} →
    Matrix.vecCons p₁ ![p₂, p₃] { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) } ∈ ↑s
[PROOFSTEP]
simp [hp₁, hp₂]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k ![p₁, p₂, p₃]
[PROOFSTEP]
rw [← affineIndependent_equiv (Equiv.swap (1 : Fin 3) 2)]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2))
[PROOFSTEP]
convert affineIndependent_of_ne_of_mem_of_mem_of_not_mem hp₁p₃ hp₁ hp₃ hp₂ using 1
[GOAL]
case h.e'_9
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ ![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2) = ![p₁, p₃, p₂]
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h.e'_9.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
x : Fin 3
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2)) x = Matrix.vecCons p₁ ![p₃, p₂] x
[PROOFSTEP]
fin_cases x
[GOAL]
case h.e'_9.h.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2)) { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) } =
    Matrix.vecCons p₁ ![p₃, p₂] { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case h.e'_9.h.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2)) { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) } =
    Matrix.vecCons p₁ ![p₃, p₂] { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case h.e'_9.h.tail.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₁p₃ : p₁ ≠ p₃
hp₁ : p₁ ∈ s
hp₂ : ¬p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 1 2)) { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) } =
    Matrix.vecCons p₁ ![p₃, p₂] { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k ![p₁, p₂, p₃]
[PROOFSTEP]
rw [← affineIndependent_equiv (Equiv.swap (0 : Fin 3) 2)]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ AffineIndependent k (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2))
[PROOFSTEP]
convert affineIndependent_of_ne_of_mem_of_mem_of_not_mem hp₂p₃.symm hp₃ hp₂ hp₁ using 1
[GOAL]
case h.e'_9
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ ![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2) = ![p₃, p₂, p₁]
[PROOFSTEP]
ext x
[GOAL]
case h.e'_9.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
x : Fin 3
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2)) x = Matrix.vecCons p₃ ![p₂, p₁] x
[PROOFSTEP]
fin_cases x
[GOAL]
case h.e'_9.h.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2)) { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) } =
    Matrix.vecCons p₃ ![p₂, p₁] { val := 0, isLt := (_ : 0 < 3) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case h.e'_9.h.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2)) { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) } =
    Matrix.vecCons p₃ ![p₂, p₁] { val := 1, isLt := (_ : (fun a => a < 3) 1) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
case h.e'_9.h.tail.tail.head
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
s : AffineSubspace k P
p₁ p₂ p₃ : P
hp₂p₃ : p₂ ≠ p₃
hp₁ : ¬p₁ ∈ s
hp₂ : p₂ ∈ s
hp₃ : p₃ ∈ s
⊢ (![p₁, p₂, p₃] ∘ ↑(Equiv.swap 0 2)) { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) } =
    Matrix.vecCons p₃ ![p₂, p₁] { val := 2, isLt := (_ : (fun a => (fun a => a < 3) a) 2) }
[PROOFSTEP]
rfl
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
hs :
  ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈
    affineSpan k {↑(Finset.affineCombination k s p) w₁, ↑(Finset.affineCombination k s p) w₂}
i j : ι
hi : i ∈ s
hj : j ∈ s
hi0 : w₁ i = 0
hj0 : w₁ j = 0
hij : ↑SignType.sign (w₂ i) = ↑SignType.sign (w₂ j)
⊢ ↑SignType.sign (w i) = ↑SignType.sign (w j)
[PROOFSTEP]
rw [affineCombination_mem_affineSpan_pair h hw hw₁ hw₂] at hs 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
hs : ∃ r, ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₂ i - w₁ i) + w₁ i
i j : ι
hi : i ∈ s
hj : j ∈ s
hi0 : w₁ i = 0
hj0 : w₁ j = 0
hij : ↑SignType.sign (w₂ i) = ↑SignType.sign (w₂ j)
⊢ ↑SignType.sign (w i) = ↑SignType.sign (w j)
[PROOFSTEP]
rcases hs with ⟨r, hr⟩
[GOAL]
case intro
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w w₁ w₂ : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
hw₁ : ∑ i in s, w₁ i = 1
hw₂ : ∑ i in s, w₂ i = 1
i j : ι
hi : i ∈ s
hj : j ∈ s
hi0 : w₁ i = 0
hj0 : w₁ j = 0
hij : ↑SignType.sign (w₂ i) = ↑SignType.sign (w₂ j)
r : k
hr : ∀ (i : ι), i ∈ s → w i = r * (w₂ i - w₁ i) + w₁ i
⊢ ↑SignType.sign (w i) = ↑SignType.sign (w j)
[PROOFSTEP]
rw [hr i hi, hr j hj, hi0, hj0, add_zero, add_zero, sub_zero, sub_zero, sign_mul, sign_mul, hij]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
i₁ i₂ i₃ : ι
h₁ : i₁ ∈ s
h₂ : i₂ ∈ s
h₃ : i₃ ∈ s
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
h₁₃ : i₁ ≠ i₃
h₂₃ : i₂ ≠ i₃
c : k
hc0 : 0 < c
hc1 : c < 1
hs : ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈ affineSpan k {p i₁, ↑(AffineMap.lineMap (p i₂) (p i₃)) c}
⊢ ↑SignType.sign (w i₂) = ↑SignType.sign (w i₃)
[PROOFSTEP]
classical
rw [← s.affineCombination_affineCombinationSingleWeights k p h₁, ←
  s.affineCombination_affineCombinationLineMapWeights p h₂ h₃ c] at hs 
refine'
  sign_eq_of_affineCombination_mem_affineSpan_pair h hw (s.sum_affineCombinationSingleWeights k h₁)
    (s.sum_affineCombinationLineMapWeights h₂ h₃ c) hs h₂ h₃
    (Finset.affineCombinationSingleWeights_apply_of_ne k h₁₂.symm)
    (Finset.affineCombinationSingleWeights_apply_of_ne k h₁₃.symm) _
rw [Finset.affineCombinationLineMapWeights_apply_left h₂₃, Finset.affineCombinationLineMapWeights_apply_right h₂₃]
simp_all only [sub_pos, sign_pos]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
i₁ i₂ i₃ : ι
h₁ : i₁ ∈ s
h₂ : i₂ ∈ s
h₃ : i₃ ∈ s
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
h₁₃ : i₁ ≠ i₃
h₂₃ : i₂ ≠ i₃
c : k
hc0 : 0 < c
hc1 : c < 1
hs : ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈ affineSpan k {p i₁, ↑(AffineMap.lineMap (p i₂) (p i₃)) c}
⊢ ↑SignType.sign (w i₂) = ↑SignType.sign (w i₃)
[PROOFSTEP]
rw [← s.affineCombination_affineCombinationSingleWeights k p h₁, ←
  s.affineCombination_affineCombinationLineMapWeights p h₂ h₃ c] at hs 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
i₁ i₂ i₃ : ι
h₁ : i₁ ∈ s
h₂ : i₂ ∈ s
h₃ : i₃ ∈ s
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
h₁₃ : i₁ ≠ i₃
h₂₃ : i₂ ≠ i₃
c : k
hc0 : 0 < c
hc1 : c < 1
hs :
  ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈
    affineSpan k
      {↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationSingleWeights k i₁),
        ↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationLineMapWeights i₂ i₃ c)}
⊢ ↑SignType.sign (w i₂) = ↑SignType.sign (w i₃)
[PROOFSTEP]
refine'
  sign_eq_of_affineCombination_mem_affineSpan_pair h hw (s.sum_affineCombinationSingleWeights k h₁)
    (s.sum_affineCombinationLineMapWeights h₂ h₃ c) hs h₂ h₃
    (Finset.affineCombinationSingleWeights_apply_of_ne k h₁₂.symm)
    (Finset.affineCombinationSingleWeights_apply_of_ne k h₁₃.symm) _
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
i₁ i₂ i₃ : ι
h₁ : i₁ ∈ s
h₂ : i₂ ∈ s
h₃ : i₃ ∈ s
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
h₁₃ : i₁ ≠ i₃
h₂₃ : i₂ ≠ i₃
c : k
hc0 : 0 < c
hc1 : c < 1
hs :
  ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈
    affineSpan k
      {↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationSingleWeights k i₁),
        ↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationLineMapWeights i₂ i₃ c)}
⊢ ↑SignType.sign (Finset.affineCombinationLineMapWeights i₂ i₃ c i₂) =
    ↑SignType.sign (Finset.affineCombinationLineMapWeights i₂ i₃ c i₃)
[PROOFSTEP]
rw [Finset.affineCombinationLineMapWeights_apply_left h₂₃, Finset.affineCombinationLineMapWeights_apply_right h₂₃]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : LinearOrderedRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
ι : Type u_4
p : ι → P
h : AffineIndependent k p
w : ι → k
s : Finset ι
hw : ∑ i in s, w i = 1
i₁ i₂ i₃ : ι
h₁ : i₁ ∈ s
h₂ : i₂ ∈ s
h₃ : i₃ ∈ s
h₁₂ : i₁ ≠ i₂
h₁₃ : i₁ ≠ i₃
h₂₃ : i₂ ≠ i₃
c : k
hc0 : 0 < c
hc1 : c < 1
hs :
  ↑(Finset.affineCombination k s p) w ∈
    affineSpan k
      {↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationSingleWeights k i₁),
        ↑(Finset.affineCombination k s p) (Finset.affineCombinationLineMapWeights i₂ i₃ c)}
⊢ ↑SignType.sign (1 - c) = ↑SignType.sign c
[PROOFSTEP]
simp_all only [sub_pos, sign_pos]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
p : P
⊢ Subsingleton (Fin (1 + 0))
[PROOFSTEP]
rw [add_zero]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
p : P
⊢ Subsingleton (Fin 1)
[PROOFSTEP]
infer_instance
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s1 s2 : Simplex k P n
h : ∀ (i : Fin (n + 1)), points s1 i = points s2 i
⊢ s1 = s2
[PROOFSTEP]
cases s1
[GOAL]
case mk
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s2 : Simplex k P n
points✝ : Fin (n + 1) → P
Independent✝ : AffineIndependent k points✝
h : ∀ (i : Fin (n + 1)), points { points := points✝, Independent := Independent✝ } i = points s2 i
⊢ { points := points✝, Independent := Independent✝ } = s2
[PROOFSTEP]
cases s2
[GOAL]
case mk.mk
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
points✝¹ : Fin (n + 1) → P
Independent✝¹ : AffineIndependent k points✝¹
points✝ : Fin (n + 1) → P
Independent✝ : AffineIndependent k points✝
h :
  ∀ (i : Fin (n + 1)),
    points { points := points✝¹, Independent := Independent✝¹ } i =
      points { points := points✝, Independent := Independent✝ } i
⊢ { points := points✝¹, Independent := Independent✝¹ } = { points := points✝, Independent := Independent✝ }
[PROOFSTEP]
congr with i
[GOAL]
case mk.mk.e_points.h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
points✝¹ : Fin (n + 1) → P
Independent✝¹ : AffineIndependent k points✝¹
points✝ : Fin (n + 1) → P
Independent✝ : AffineIndependent k points✝
h :
  ∀ (i : Fin (n + 1)),
    points { points := points✝¹, Independent := Independent✝¹ } i =
      points { points := points✝, Independent := Independent✝ } i
i : Fin (n + 1)
⊢ points✝¹ i = points✝ i
[PROOFSTEP]
exact h i
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
i : Fin (n + 1)
⊢ face s (_ : Finset.card {i} = 1) = mkOfPoint k (points s i)
[PROOFSTEP]
ext
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
i : Fin (n + 1)
i✝ : Fin (0 + 1)
⊢ points (face s (_ : Finset.card {i} = 1)) i✝ = points (mkOfPoint k (points s i)) i✝
[PROOFSTEP]
simp only [Affine.Simplex.mkOfPoint_points, Affine.Simplex.face_points]
  -- Porting note: `simp` can't use the next lemma
[GOAL]
case h
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
i : Fin (n + 1)
i✝ : Fin (0 + 1)
⊢ points s (↑(Finset.orderEmbOfFin {i} (_ : Finset.card {i} = 1)) i✝) = points s i
[PROOFSTEP]
rw [Finset.orderEmbOfFin_singleton]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs : Finset (Fin (n + 1))
m : ℕ
h : Finset.card fs = m + 1
⊢ Set.range (face s h).points = s.points '' ↑fs
[PROOFSTEP]
rw [face_points', Set.range_comp, Finset.range_orderEmbOfFin]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
m n : ℕ
s : Simplex k P m
e : Fin (m + 1) ≃ Fin (n + 1)
⊢ reindex (reindex s e) e.symm = s
[PROOFSTEP]
rw [← reindex_trans, Equiv.self_trans_symm, reindex_refl]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
m n : ℕ
s : Simplex k P m
e : Fin (n + 1) ≃ Fin (m + 1)
⊢ reindex (reindex s e.symm) e = s
[PROOFSTEP]
rw [← reindex_trans, Equiv.symm_trans_self, reindex_refl]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : Ring k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
m n : ℕ
s : Simplex k P m
e : Fin (m + 1) ≃ Fin (n + 1)
⊢ Set.range (reindex s e).points = Set.range s.points
[PROOFSTEP]
rw [reindex, Set.range_comp, Equiv.range_eq_univ, Set.image_univ]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs : Finset (Fin (n + 1))
m : ℕ
h : Finset.card fs = m + 1
⊢ Finset.centroid k Finset.univ (face s h).points = Finset.centroid k fs s.points
[PROOFSTEP]
convert (Finset.univ.centroid_map k (fs.orderEmbOfFin h).toEmbedding s.points).symm
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_9
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs : Finset (Fin (n + 1))
m : ℕ
h : Finset.card fs = m + 1
⊢ fs = Finset.map (Finset.orderEmbOfFin fs h).toEmbedding Finset.univ
[PROOFSTEP]
rw [← Finset.coe_inj, Finset.coe_map, Finset.coe_univ, Set.image_univ]
[GOAL]
case h.e'_3.h.e'_9
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs : Finset (Fin (n + 1))
m : ℕ
h : Finset.card fs = m + 1
⊢ ↑fs = Set.range ↑(Finset.orderEmbOfFin fs h).toEmbedding
[PROOFSTEP]
simp
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
⊢ Finset.centroid k fs₁ s.points = Finset.centroid k fs₂ s.points ↔ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
refine' ⟨fun h => _, @congrArg _ _ fs₁ fs₂ (fun z => Finset.centroid k z s.points)⟩
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h : Finset.centroid k fs₁ s.points = Finset.centroid k fs₂ s.points
⊢ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
rw [Finset.centroid_eq_affineCombination_fintype, Finset.centroid_eq_affineCombination_fintype] at h 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
⊢ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
have ha :=
  (affineIndependent_iff_indicator_eq_of_affineCombination_eq k s.points).1 s.Independent _ _ _ _
    (fs₁.sum_centroidWeightsIndicator_eq_one_of_card_eq_add_one k h₁)
    (fs₂.sum_centroidWeightsIndicator_eq_one_of_card_eq_add_one k h₂) h
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
ha :
  (Set.indicator ↑Finset.univ fun i => Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁ i) =
    Set.indicator ↑Finset.univ fun i => Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂ i
⊢ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
simp_rw [Finset.coe_univ, Set.indicator_univ, Function.funext_iff, Finset.centroidWeightsIndicator_def,
  Finset.centroidWeights, h₁, h₂] at ha 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
ha :
  ∀ (a : Fin (n + 1)),
    Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) a =
      Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) a
⊢ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
ext i
[GOAL]
case a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
ha :
  ∀ (a : Fin (n + 1)),
    Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) a =
      Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) a
i : Fin (n + 1)
⊢ i ∈ fs₁ ↔ i ∈ fs₂
[PROOFSTEP]
specialize ha i
[GOAL]
case a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
⊢ i ∈ fs₁ ↔ i ∈ fs₂
[PROOFSTEP]
have key : ∀ n : ℕ, (n : k) + 1 ≠ 0 := fun n h => by norm_cast at h 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n✝ : ℕ
s : Simplex k P n✝
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n✝ + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h✝ :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n✝ + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n✝ + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n✝ + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
n : ℕ
h : ↑n + 1 = 0
⊢ False
[PROOFSTEP]
norm_cast at h 
[GOAL]
case a
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
⊢ i ∈ fs₁ ↔ i ∈ fs₂
[PROOFSTEP]
constructor
[GOAL]
case a.mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
⊢ i ∈ fs₁ → i ∈ fs₂
[PROOFSTEP]
intro hi
[GOAL]
case a.mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
⊢ i ∈ fs₂ → i ∈ fs₁
[PROOFSTEP]
intro hi
[GOAL]
case a.mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
hi : i ∈ fs₁
⊢ i ∈ fs₂
[PROOFSTEP]
by_contra hni
[GOAL]
case a.mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
hi : i ∈ fs₂
⊢ i ∈ fs₁
[PROOFSTEP]
by_contra hni
[GOAL]
case a.mp
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
hi : i ∈ fs₁
hni : ¬i ∈ fs₂
⊢ False
[PROOFSTEP]
simp [hni, hi, key] at ha 
[GOAL]
case a.mpr
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
h :
  ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₁) =
    ↑(Finset.affineCombination k Finset.univ s.points) (Finset.centroidWeightsIndicator k fs₂)
i : Fin (n + 1)
ha :
  Set.indicator (↑fs₁) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₁ + 1))⁻¹) i =
    Set.indicator (↑fs₂) (const (Fin (n + 1)) (↑(m₂ + 1))⁻¹) i
key : ∀ (n : ℕ), ↑n + 1 ≠ 0
hi : i ∈ fs₂
hni : ¬i ∈ fs₁
⊢ False
[PROOFSTEP]
simpa [hni, hi, key] using ha.symm
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
⊢ Finset.centroid k Finset.univ (face s h₁).points = Finset.centroid k Finset.univ (face s h₂).points ↔ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
rw [face_centroid_eq_centroid, face_centroid_eq_centroid]
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝⁴ : DivisionRing k
inst✝³ : AddCommGroup V
inst✝² : Module k V
inst✝¹ : AffineSpace V P
inst✝ : CharZero k
n : ℕ
s : Simplex k P n
fs₁ fs₂ : Finset (Fin (n + 1))
m₁ m₂ : ℕ
h₁ : Finset.card fs₁ = m₁ + 1
h₂ : Finset.card fs₂ = m₂ + 1
⊢ Finset.centroid k fs₁ s.points = Finset.centroid k fs₂ s.points ↔ fs₁ = fs₂
[PROOFSTEP]
exact s.centroid_eq_iff h₁ h₂
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s₁ s₂ : Simplex k P n
h : Set.range s₁.points = Set.range s₂.points
⊢ Finset.centroid k Finset.univ s₁.points = Finset.centroid k Finset.univ s₂.points
[PROOFSTEP]
rw [← Set.image_univ, ← Set.image_univ, ← Finset.coe_univ] at h 
[GOAL]
k : Type u_1
V : Type u_2
P : Type u_3
inst✝³ : DivisionRing k
inst✝² : AddCommGroup V
inst✝¹ : Module k V
inst✝ : AffineSpace V P
n : ℕ
s₁ s₂ : Simplex k P n
h✝ : s₁.points '' Set.univ = s₂.points '' Set.univ
h : s₁.points '' ↑Finset.univ = s₂.points '' ↑Finset.univ
⊢ Finset.centroid k Finset.univ s₁.points = Finset.centroid k Finset.univ s₂.points
[PROOFSTEP]
exact
  Finset.univ.centroid_eq_of_inj_on_of_image_eq k _ (fun _ _ _ _ he => AffineIndependent.injective s₁.Independent he)
    (fun _ _ _ _ he => AffineIndependent.injective s₂.Independent he) h
