Theorem frlmdim 31408

Description: Dimension of a free left module. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-May-2023.)

Hypothesis

Ref	Expression
frlmdim.f	⊢ 𝐹 = (𝑅 freeLMod 𝐼)

Assertion

Ref	Expression
frlmdim	⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (dim‘𝐹) = (♯‘𝐼))

Proof of Theorem frlmdim

Dummy variables 𝑗 𝑘 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		frlmdim.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑅 freeLMod 𝐼)
2	1	frlmlvec 20723	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → 𝐹 ∈ LVec)
3		drngring 19774	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ DivRing → 𝑅 ∈ Ring)
4		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ (𝑅 unitVec 𝐼) = (𝑅 unitVec 𝐼)
5		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ (LBasis‘𝐹) = (LBasis‘𝐹)
6	1, 4, 5	frlmlbs 20759	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹))
7	3, 6	sylan 583	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹))
8	5	dimval 31400	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ LVec ∧ ran (𝑅 unitVec 𝐼) ∈ (LBasis‘𝐹)) → (dim‘𝐹) = (♯‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
9	2, 7, 8	syl2anc 587	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (dim‘𝐹) = (♯‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
10		simpr 488	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → 𝐼 ∈ 𝑉)
11		drngnzr 20300	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ DivRing → 𝑅 ∈ NzRing)
12		eqid 2737	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝐹) = (Base‘𝐹)
13	4, 1, 12	uvcf1 20754	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ NzRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑅 unitVec 𝐼):𝐼–1-1→(Base‘𝐹))
14	11, 13	sylan 583	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑅 unitVec 𝐼):𝐼–1-1→(Base‘𝐹))
15		hashf1rn 13919	. . 3 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ (𝑅 unitVec 𝐼):𝐼–1-1→(Base‘𝐹)) → (♯‘(𝑅 unitVec 𝐼)) = (♯‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
16	10, 14, 15	syl2anc 587	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (♯‘(𝑅 unitVec 𝐼)) = (♯‘ran (𝑅 unitVec 𝐼)))
17		mptexg 7037	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))) ∈ V)
18	17	ad2antlr 727	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) ∧ 𝑗 ∈ 𝐼) → (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))) ∈ V)
19	18	ralrimiva 3105	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ∀𝑗 ∈ 𝐼 (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))) ∈ V)
20		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))) = (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))))
21	20	fnmpt 6518	. . . . 5 ⊢ (∀𝑗 ∈ 𝐼 (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅))) ∈ V → (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))) Fn 𝐼)
22	19, 21	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))) Fn 𝐼)
23		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
24		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
25	4, 23, 24	uvcfval 20746	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑅 unitVec 𝐼) = (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))))
26	25	fneq1d 6472	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ((𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼 ↔ (𝑗 ∈ 𝐼 ↦ (𝑘 ∈ 𝐼 ↦ if(𝑘 = 𝑗, (1r‘𝑅), (0g‘𝑅)))) Fn 𝐼))
27	22, 26	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼)
28		hashfn 13942	. . 3 ⊢ ((𝑅 unitVec 𝐼) Fn 𝐼 → (♯‘(𝑅 unitVec 𝐼)) = (♯‘𝐼))
29	27, 28	syl 17	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (♯‘(𝑅 unitVec 𝐼)) = (♯‘𝐼))
30	9, 16, 29	3eqtr2d 2783	1 ⊢ ((𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → (dim‘𝐹) = (♯‘𝐼))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1543   ∈ wcel 2110  ∀wral 3061  Vcvv 3408  ifcif 4439   ↦ cmpt 5135  ran crn 5552   Fn wfn 6375  –1-1→wf1 6377  ‘cfv 6380  (class class class)co 7213  ♯chash 13896  Basecbs 16760  0_gc0g 16944  1_rcur 19516  Ringcrg 19562  DivRingcdr 19767  LBasisclbs 20111  LVecclvec 20139  NzRingcnzr 20295   freeLMod cfrlm 20708   unitVec cuvc 20744  dimcldim 31398

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-rep 5179  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-reg 9208  ax-inf2 9256  ax-ac2 10077  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-int 4860  df-iun 4906  df-iin 4907  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-se 5510  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-isom 6389  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-of 7469  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-supp 7904  df-tpos 7968  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-1o 8202  df-er 8391  df-map 8510  df-ixp 8579  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-fin 8630  df-fsupp 8986  df-sup 9058  df-oi 9126  df-r1 9380  df-rank 9381  df-card 9555  df-acn 9558  df-ac 9730  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-nn 11831  df-2 11893  df-3 11894  df-4 11895  df-5 11896  df-6 11897  df-7 11898  df-8 11899  df-9 11900  df-n0 12091  df-xnn0 12163  df-z 12177  df-dec 12294  df-uz 12439  df-fz 13096  df-fzo 13239  df-seq 13575  df-hash 13897  df-struct 16700  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-mulr 16816  df-sca 16818  df-vsca 16819  df-ip 16820  df-tset 16821  df-ple 16822  df-ocomp 16823  df-ds 16824  df-hom 16826  df-cco 16827  df-0g 16946  df-gsum 16947  df-prds 16952  df-pws 16954  df-mre 17089  df-mrc 17090  df-mri 17091  df-acs 17092  df-proset 17802  df-drs 17803  df-poset 17820  df-ipo 18034  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-mhm 18218  df-submnd 18219  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-sbg 18370  df-mulg 18489  df-subg 18540  df-ghm 18620  df-cntz 18711  df-cmn 19172  df-abl 19173  df-mgp 19505  df-ur 19517  df-ring 19564  df-oppr 19641  df-dvdsr 19659  df-unit 19660  df-invr 19690  df-drng 19769  df-subrg 19798  df-lmod 19901  df-lss 19969  df-lsp 20009  df-lmhm 20059  df-lbs 20112  df-lvec 20140  df-sra 20209  df-rgmod 20210  df-nzr 20296  df-dsmm 20694  df-frlm 20709  df-uvc 20745  df-dim 31399

This theorem is referenced by:  rrxdim  31411  matdim  31412