Theorem lbslcic 21972

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 8954	. . 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 2763	. . . 4 ⊢ (𝐹 freeLMod 𝐼) = (𝐹 freeLMod 𝐼)
5		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) = (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼))
6		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
7		eqid 2763	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
8		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
9		eqid 2763	. . . 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 8949	. . . . . . 7 ⊢ Rel ≈
12	11	brrelex1i 5719	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ≈ 𝐵 → 𝐼 ∈ V)
13	12	3ad2ant3 1153	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐼 ∈ V)
14	13	adantr 485	. . . 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 6830	. . . . 5 ⊢ (𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵 → 𝑒:𝐼–onto→𝐵)
18	17	adantl 486	. . . 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 21964	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ (LIndS‘𝑊)
21	20	sseli 3934	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐽 → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
22	21	3ad2ant2 1152	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
23	22	adantr 485	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
24		f1of1 6821	. . . . . 6 ⊢ (𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵 → 𝑒:𝐼–1-1→𝐵)
25	24	adantl 486	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑒:𝐼–1-1→𝐵)
26		f1linds 21956	. . . . 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 21181	. . . . . 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 485	. . . 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 21971	. . 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 21169	. . 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 21171	. . 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 1965	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570  ∃wex 1809   ∈ wcel 2143  Vcvv 3455   class class class wbr 5110   ↦ cmpt 5193  ^◡ccnv 5662  –1-1→wf1 6535  –onto→wfo 6536  –1-1-onto→wf1o 6537  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412   ∘_f cof 7674   ≈ cen 8941  Basecbs 17270  Scalarcsca 17314   ·_𝑠 cvsca 17315   Σ_g cgsu 17494  LModclmod 20962  LSpanclspn 21073   LMIso clmim 21122   ≃_𝑚 clmic 21123  LBasisclbs 21176   freeLMod cfrlm 21877   LIndF clindf 21935  LIndSclinds 21936

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-tp 4595  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  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 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8158  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-2o 8455  df-er 8695  df-map 8827  df-ixp 8897  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-fsupp 9323  df-sup 9403  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-9 12311  df-n0 12506  df-z 12593  df-dec 12713  df-uz 12864  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-seq 14040  df-hash 14369  df-struct 17208  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-tset 17330  df-ple 17331  df-ds 17333  df-hom 17335  df-cco 17336  df-0g 17495  df-gsum 17496  df-prds 17501  df-pws 17503  df-mre 17639  df-mrc 17640  df-acs 17642  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-mhm 18842  df-submnd 18843  df-grp 19004  df-minusg 19005  df-sbg 19006  df-mulg 19135  df-subg 19190  df-ghm 19285  df-cntz 19388  df-cmn 19853  df-abl 19854  df-mgp 20218  df-rng 20232  df-ur 20265  df-ring 20318  df-nzr 20597  df-subrg 20656  df-lmod 20964  df-lss 21034  df-lsp 21074  df-lmhm 21124  df-lmim 21125  df-lmic 21126  df-lbs 21177  df-sra 21275  df-rgmod 21276  df-dsmm 21863  df-frlm 21878  df-uvc 21914  df-lindf 21937  df-linds 21938

This theorem is referenced by:  lmisfree  21973  frlmisfrlm  21979