Theorem lbslcic 22054

Description: A module with a basis is isomorphic to a free module with the same cardinality. (Contributed by Stefan O'Rear, 26-Feb-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
lbslcic.f	⊢ 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
lbslcic.j	⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
lbslcic	⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))

Proof of Theorem lbslcic

Dummy variables 𝑒 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp3 1156	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐼 ≈ 𝐵)
2		bren 8962	. . 3 ⊢ (𝐼 ≈ 𝐵 ↔ ∃𝑒 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵)
3	1, 2	sylib 221	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → ∃𝑒 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵)
4		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (𝐹 freeLMod 𝐼) = (𝐹 freeLMod 𝐼)
5		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) = (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼))
6		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
7		eqid 2760	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
8		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
9		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) = (𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒)))
10		simpl1 1210	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑊 ∈ LMod)
11		relen 8957	. . . . . . 7 ⊢ Rel ≈
12	11	brrelex1i 5711	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ≈ 𝐵 → 𝐼 ∈ V)
13	12	3ad2ant3 1153	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐼 ∈ V)
14	13	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝐼 ∈ V)
15		lbslcic.f	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
16	15	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝐹 = (Scalar‘𝑊))
17		f1ofo 6825	. . . . 5 ⊢ (𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵 → 𝑒:𝐼–onto→𝐵)
18	17	adantl 487	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑒:𝐼–onto→𝐵)
19		lbslcic.j	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)
20	19	lbslinds 22046	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ (LIndS‘𝑊)
21	20	sseli 3927	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐽 → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
22	21	3ad2ant2 1152	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
23	22	adantr 486	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
24		f1of1 6816	. . . . . 6 ⊢ (𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵 → 𝑒:𝐼–1-1→𝐵)
25	24	adantl 487	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑒:𝐼–1-1→𝐵)
26		f1linds 22038	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊) ∧ 𝑒:𝐼–1-1→𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
27	10, 23, 25, 26	syl3anc 1398	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
28	6, 19, 8	lbssp 21263	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐽 → ((LSpan‘𝑊)‘𝐵) = (Base‘𝑊))
29	28	3ad2ant2 1152	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → ((LSpan‘𝑊)‘𝐵) = (Base‘𝑊))
30	29	adantr 486	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → ((LSpan‘𝑊)‘𝐵) = (Base‘𝑊))
31	4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 16, 18, 27, 30	indlcim 22053	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → (𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) ∈ ((𝐹 freeLMod 𝐼) LMIso 𝑊))
32		lmimcnv 21251	. . 3 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) ∈ ((𝐹 freeLMod 𝐼) LMIso 𝑊) → ◡(𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) ∈ (𝑊 LMIso (𝐹 freeLMod 𝐼)))
33		brlmici 21253	. . 3 ⊢ (◡(𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) ∈ (𝑊 LMIso (𝐹 freeLMod 𝐼)) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))
34	31, 32, 33	3syl 19	. 2 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))
35	3, 34	exlimddv 1968	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  ∃wex 1812   ∈ wcel 2145  Vcvv 3450   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ^◡ccnv 5654  –1-1→wf1 6530  –onto→wfo 6531  –1-1-onto→wf1o 6532  ‘cfv 6533  (class class class)co 7413   ∘_f cof 7676   ≈ cen 8949  Basecbs 17301  Scalarcsca 17345   ·_𝑠 cvsca 17346   Σ_g cgsu 17525  LModclmod 21044  LSpanclspn 21155   LMIso clmim 21204   ≃_𝑚 clmic 21205  LBasisclbs 21258   freeLMod cfrlm 21959   LIndF clindf 22017  LIndSclinds 22018

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 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201

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 2100  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 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  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 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7678  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-er 8696  df-map 8828  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-sup 9412  df-oi 9482  df-card 9944  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12529  df-z 12616  df-dec 12737  df-uz 12888  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-seq 14066  df-hash 14395  df-struct 17239  df-sets 17256  df-slot 17274  df-ndx 17286  df-base 17302  df-ress 17323  df-plusg 17355  df-mulr 17356  df-sca 17358  df-vsca 17359  df-ip 17360  df-tset 17361  df-ple 17362  df-ds 17364  df-hom 17366  df-cco 17367  df-0g 17526  df-gsum 17527  df-prds 17532  df-pws 17534  df-mre 17670  df-mrc 17671  df-acs 17673  df-mgm 18730  df-sgrp 18821  df-mnd 18837  df-mhm 18891  df-submnd 18892  df-grp 19060  df-minusg 19061  df-sbg 19062  df-mulg 19191  df-subg 19246  df-ghm 19341  df-cntz 19444  df-cmn 19909  df-abl 19910  df-mgp 20274  df-rng 20288  df-ur 20321  df-ring 20374  df-nzr 20673  df-subrg 20732  df-lmod 21046  df-lss 21116  df-lsp 21156  df-lmhm 21206  df-lmim 21207  df-lmic 21208  df-lbs 21259  df-sra 21357  df-rgmod 21358  df-dsmm 21945  df-frlm 21960  df-uvc 21996  df-lindf 22019  df-linds 22020

This theorem is used by:  lmisfree  22055  frlmisfrlm  22061