Theorem dimval 34279

Description: The dimension of a vector space 𝐹 is the cardinality of one of its bases. (Contributed by Thierry Arnoux, 6-May-2023.)

Hypothesis

Ref	Expression
dimval.1	⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝐹)

Assertion

Ref	Expression
dimval	⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (dim‘𝐹) = (♯‘𝑆))

Proof of Theorem dimval

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elex 3471	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ LVec → 𝐹 ∈ V)
2		fveq2 6885	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (LBasis‘𝑓) = (LBasis‘𝐹))
3		dimval.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝐹)
4	2, 3	eqtr4di 2813	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (LBasis‘𝑓) = 𝐽)
5	4	imaeq2d 6051	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (♯ “ (LBasis‘𝑓)) = (♯ “ 𝐽))
6	5	unieqd 4879	. . . . 5 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → ∪ (♯ “ (LBasis‘𝑓)) = ∪ (♯ “ 𝐽))
7		df-dim 34278	. . . . 5 ⊢ dim = (𝑓 ∈ V ↦ ∪ (♯ “ (LBasis‘𝑓)))
8		hashf 14485	. . . . . . 7 ⊢ ♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞})
9		ffun 6712	. . . . . . 7 ⊢ (♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞}) → Fun ♯)
10	3	fvexi 6899	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ∈ V
11	10	funimaex 6627	. . . . . . 7 ⊢ (Fun ♯ → (♯ “ 𝐽) ∈ V)
12	8, 9, 11	mp2b 10	. . . . . 6 ⊢ (♯ “ 𝐽) ∈ V
13	12	uniex 7758	. . . . 5 ⊢ ∪ (♯ “ 𝐽) ∈ V
14	6, 7, 13	fvmpt 6993	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ V → (dim‘𝐹) = ∪ (♯ “ 𝐽))
15	1, 14	syl 18	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ LVec → (dim‘𝐹) = ∪ (♯ “ 𝐽))
16	15	adantr 486	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (dim‘𝐹) = ∪ (♯ “ 𝐽))
17	3	lvecdim 21440	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽 ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) → 𝑆 ≈ 𝑡)
18	17	ad4ant124 1192	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) → 𝑆 ≈ 𝑡)
19		hasheni 14495	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ≈ 𝑡 → (♯‘𝑆) = (♯‘𝑡))
20	18, 19	syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) → (♯‘𝑆) = (♯‘𝑡))
21	20	adantr 486	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) ∧ (♯‘𝑡) = 𝑥) → (♯‘𝑆) = (♯‘𝑡))
22		simpr 490	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) ∧ (♯‘𝑡) = 𝑥) → (♯‘𝑡) = 𝑥)
23	21, 22	eqtr2d 2796	. . . . . 6 ⊢ (((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) ∧ (♯‘𝑡) = 𝑥) → 𝑥 = (♯‘𝑆))
24	8, 9	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ Fun ♯
25		fvelima 6950	. . . . . . . 8 ⊢ ((Fun ♯ ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) → ∃𝑡 ∈ 𝐽 (♯‘𝑡) = 𝑥)
26	24, 25	mpan 703	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽) → ∃𝑡 ∈ 𝐽 (♯‘𝑡) = 𝑥)
27	26	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ (((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) → ∃𝑡 ∈ 𝐽 (♯‘𝑡) = 𝑥)
28	23, 27	r19.29a 3170	. . . . 5 ⊢ (((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) → 𝑥 = (♯‘𝑆))
29	28	ralrimiva 3154	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∀𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)𝑥 = (♯‘𝑆))
30		ne0i 4286	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐽 → 𝐽 ≠ ∅)
31	30	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → 𝐽 ≠ ∅)
32		ffn 6709	. . . . . . . . 9 ⊢ (♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞}) → ♯ Fn V)
33	8, 32	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ ♯ Fn V
34		ssv 3932	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ V
35		fnimaeq0 6672	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯ Fn V ∧ 𝐽 ⊆ V) → ((♯ “ 𝐽) = ∅ ↔ 𝐽 = ∅))
36	33, 34, 35	mp2an 705	. . . . . . 7 ⊢ ((♯ “ 𝐽) = ∅ ↔ 𝐽 = ∅)
37	36	necon3bii 3007	. . . . . 6 ⊢ ((♯ “ 𝐽) ≠ ∅ ↔ 𝐽 ≠ ∅)
38	31, 37	sylibr 237	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (♯ “ 𝐽) ≠ ∅)
39		eqsn 4784	. . . . 5 ⊢ ((♯ “ 𝐽) ≠ ∅ → ((♯ “ 𝐽) = {(♯‘𝑆)} ↔ ∀𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)𝑥 = (♯‘𝑆)))
40	38, 39	syl 18	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ((♯ “ 𝐽) = {(♯‘𝑆)} ↔ ∀𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)𝑥 = (♯‘𝑆)))
41	29, 40	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (♯ “ 𝐽) = {(♯‘𝑆)})
42	41	unieqd 4879	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∪ (♯ “ 𝐽) = ∪ {(♯‘𝑆)})
43		fvex 6898	. . . 4 ⊢ (♯‘𝑆) ∈ V
44	43	unisn 4885	. . 3 ⊢ ∪ {(♯‘𝑆)} = (♯‘𝑆)
45	44	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∪ {(♯‘𝑆)} = (♯‘𝑆))
46	16, 42, 45	3eqtrd 2799	1 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (dim‘𝐹) = (♯‘𝑆))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895   ∪ cun 4149  ∅c0 4278  {csn 4584  ∪ cuni 4866   class class class wbr 5102   “ cima 5653  Fun wfun 6532   Fn wfn 6533  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538   ≈ cen 8973  +∞cpnf 11343  ℕ₀cn0 12609  ♯chash 14477  LBasisclbs 21354  LVecclvec 21382  dimcldim 34277

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-inf2 9645  ax-ac2 10544  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-se 5604  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-tpos 8246  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-1o 8479  df-2o 8480  df-er 8720  df-map 8852  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-oi 9507  df-card 10023  df-acn 10026  df-ac 10198  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-n0 12610  df-xnn0 12683  df-z 12697  df-dec 12818  df-uz 12969  df-fz 13643  df-hash 14478  df-struct 17330  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-mulr 17447  df-tset 17452  df-ple 17453  df-ocomp 17454  df-0g 17617  df-mre 17761  df-mrc 17762  df-mri 17763  df-acs 17764  df-proset 18473  df-drs 18474  df-poset 18492  df-ipo 18707  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-submnd 18984  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-sbg 19154  df-subg 19338  df-cmn 20001  df-abl 20002  df-mgp 20366  df-rng 20380  df-ur 20413  df-ring 20466  df-oppr 20572  df-dvdsr 20592  df-unit 20593  df-invr 20623  df-drng 20987  df-lmod 21142  df-lss 21212  df-lsp 21252  df-lbs 21355  df-lvec 21383  df-dim 34278

This theorem is used by:  dimcl  34281  lmimdim  34282  lvecdim0i  34284  lvecdim0  34285  lssdimle  34286  dimpropd  34287  rlmdim  34288  frlmdim  34289  lsatdim  34295  dimkerim  34305  fedgmul  34309  dimlssid  34310  extdg1id  34344  ccfldextdgrr  34350  fldextrspunlem1  34353  extdgfialglem1  34370