Theorem dimval 34303

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 3475	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ LVec → 𝐹 ∈ V)
2		fveq2 6908	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (LBasis‘𝑓) = (LBasis‘𝐹))
3		dimval.1	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝐹)
4	2, 3	eqtr4di 2816	. . . . . . 7 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (LBasis‘𝑓) = 𝐽)
5	4	imaeq2d 6064	. . . . . 6 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (♯ “ (LBasis‘𝑓)) = (♯ “ 𝐽))
6	5	unieqd 4883	. . . . 5 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → ∪ (♯ “ (LBasis‘𝑓)) = ∪ (♯ “ 𝐽))
7		df-dim 34302	. . . . 5 ⊢ dim = (𝑓 ∈ V ↦ ∪ (♯ “ (LBasis‘𝑓)))
8		hashf 14509	. . . . . . 7 ⊢ ♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞})
9		ffun 6734	. . . . . . 7 ⊢ (♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞}) → Fun ♯)
10	3	fvexi 6922	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ∈ V
11	10	funimaex 6649	. . . . . . 7 ⊢ (Fun ♯ → (♯ “ 𝐽) ∈ V)
12	8, 9, 11	mp2b 10	. . . . . 6 ⊢ (♯ “ 𝐽) ∈ V
13	12	uniex 7782	. . . . 5 ⊢ ∪ (♯ “ 𝐽) ∈ V
14	6, 7, 13	fvmpt 7016	. . . 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 21465	. . . . . . . . . 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 14519	. . . . . . . . 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 2799	. . . . . 6 ⊢ (((((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) ∧ 𝑡 ∈ 𝐽) ∧ (♯‘𝑡) = 𝑥) → 𝑥 = (♯‘𝑆))
24	8, 9	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ Fun ♯
25		fvelima 6973	. . . . . . . 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 3174	. . . . 5 ⊢ (((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) ∧ 𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)) → 𝑥 = (♯‘𝑆))
29	28	ralrimiva 3158	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∀𝑥 ∈ (♯ “ 𝐽)𝑥 = (♯‘𝑆))
30		ne0i 4290	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐽 → 𝐽 ≠ ∅)
31	30	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → 𝐽 ≠ ∅)
32		ffn 6731	. . . . . . . . 9 ⊢ (♯:V⟶(ℕ0 ∪ {+∞}) → ♯ Fn V)
33	8, 32	ax-mp 5	. . . . . . . 8 ⊢ ♯ Fn V
34		ssv 3937	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ V
35		fnimaeq0 6694	. . . . . . . 8 ⊢ ((♯ Fn V ∧ 𝐽 ⊆ V) → ((♯ “ 𝐽) = ∅ ↔ 𝐽 = ∅))
36	33, 34, 35	mp2an 705	. . . . . . 7 ⊢ ((♯ “ 𝐽) = ∅ ↔ 𝐽 = ∅)
37	36	necon3bii 3011	. . . . . 6 ⊢ ((♯ “ 𝐽) ≠ ∅ ↔ 𝐽 ≠ ∅)
38	31, 37	sylibr 237	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (♯ “ 𝐽) ≠ ∅)
39		eqsn 4788	. . . . 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 4883	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∪ (♯ “ 𝐽) = ∪ {(♯‘𝑆)})
43		fvex 6921	. . . 4 ⊢ (♯‘𝑆) ∈ V
44	43	unisn 4889	. . 3 ⊢ ∪ {(♯‘𝑆)} = (♯‘𝑆)
45	44	a1i 11	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → ∪ {(♯‘𝑆)} = (♯‘𝑆))
46	16, 42, 45	3eqtrd 2802	1 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ 𝑆 ∈ 𝐽) → (dim‘𝐹) = (♯‘𝑆))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900   ∪ cun 4152  ∅c0 4281  {csn 4588  ∪ cuni 4870   class class class wbr 5106   “ cima 5658  Fun wfun 6552   Fn wfn 6553  ⟶wf 6554  ‘cfv 6558   ≈ cen 8998  +∞cpnf 11367  ℕ₀cn0 12633  ♯chash 14501  LBasisclbs 21379  LVecclvec 21407  dimcldim 34301

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-ac2 10568  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8745  df-map 8877  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-oi 9531  df-card 10047  df-acn 10050  df-ac 10222  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-xnn0 12707  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-fz 13667  df-hash 14502  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ocomp 17478  df-0g 17641  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-mri 17787  df-acs 17788  df-proset 18497  df-drs 18498  df-poset 18516  df-ipo 18731  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-submnd 19008  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-subg 19362  df-cmn 20026  df-abl 20027  df-mgp 20391  df-rng 20405  df-ur 20438  df-ring 20491  df-oppr 20597  df-dvdsr 20617  df-unit 20618  df-invr 20648  df-drng 21012  df-lmod 21167  df-lss 21237  df-lsp 21277  df-lbs 21380  df-lvec 21408  df-dim 34302

This theorem is used by:  dimcl  34305  lmimdim  34306  lvecdim0i  34308  lvecdim0  34309  lssdimle  34310  dimpropd  34311  rlmdim  34312  frlmdim  34313  lsatdim  34319  dimkerim  34329  fedgmul  34333  dimlssid  34334  extdg1id  34368  ccfldextdgrr  34374  fldextrspunlem1  34377  extdgfialglem1  34394