Theorem lbslcic 22202

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 9021	. . 3 ⊢ (𝐼 ≈ 𝐵 ↔ ∃𝑒 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵)
3	1, 2	sylib 221	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → ∃𝑒 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵)
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⟶1-1onto𝐵) → 𝑊 ∈ LMod)
11		relen 9016	. . . . . . 7 ⊢ Rel ≈
12	11	brrelex1i 5714	. . . . . 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⟶1-1onto𝐵) → 𝐼 ∈ V)
15		lbslcic.f	. . . . 5 ⊢ 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
16	15	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵) → 𝐹 = (Scalar‘𝑊))
17		f1ofo 6862	. . . . 5 ⊢ (𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵 → 𝑒:𝐼⟶onto𝐵)
18	17	adantl 487	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵) → 𝑒:𝐼⟶onto𝐵)
19		lbslcic.j	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐽 = (LBasis‘𝑊)
20	19	lbslinds 22194	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ (LIndS‘𝑊)
21	20	sseli 3909	. . . . . . 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⟶1-1onto𝐵) → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
24		f1of1 6853	. . . . . 6 ⊢ (𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵 → 𝑒:𝐼⟶1-1𝐵)
25	24	adantl 487	. . . . 5 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵) → 𝑒:𝐼⟶1-1𝐵)
26		f1linds 22186	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
27	10, 23, 25, 26	syl3anc 1399	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
28	6, 19, 8	lbssp 21405	. . . . . 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⟶1-1onto𝐵) → ((LSpan‘𝑊)‘𝐵) = (Base‘𝑊))
31	4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 14, 16, 18, 27, 30	indlcim 22201	. . 3 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼⟶1-1onto𝐵) → (𝑥 ∈ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) ↦ (𝑊 Σg (𝑥 ∘f ( ·𝑠 ‘𝑊)𝑒))) ∈ ((𝐹 freeLMod 𝐼) LMIso 𝑊))
32		lmimcnv 21393	. . 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 21395	. . 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⟶1-1onto𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))
35	3, 34	exlimddv 1970	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 2147  Vcvv 3454   class class class wbr 5108   ↦ cmpt 5192  ^◡ccnv 5657  ⟶1-1wf1 6563  ⟶ontowfo 6564  ⟶1-1ontowf1o 6565  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451   ∘_f cof 7723   ≈ cen 9008  Basecbs 17431  Scalarcsca 17475   ·_𝑠 cvsca 17476   Σ_g cgsu 17661  LModclmod 21186  LSpanclspn 21297   LMIso clmim 21346   ≃_𝑚 clmic 21347  LBasisclbs 21400   freeLMod cfrlm 22107   LIndF clindf 22165  LIndSclinds 22166

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 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316

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-tp 4593  df-op 4841  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-se 5612  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-isom 6575  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-of 7725  df-om 7912  df-1st 8035  df-2nd 8036  df-supp 8215  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-1o 8514  df-2o 8515  df-er 8755  df-map 8887  df-ixp 8964  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-fin 9015  df-fsupp 9392  df-sup 9471  df-oi 9541  df-card 10057  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-9 12452  df-n0 12647  df-z 12734  df-dec 12855  df-uz 13006  df-fz 13680  df-fzo 13829  df-seq 14185  df-hash 14516  df-struct 17369  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-tset 17492  df-ple 17493  df-ds 17495  df-hom 17497  df-cco 17498  df-0g 17662  df-gsum 17663  df-prds 17668  df-pws 17670  df-mre 17806  df-mrc 17807  df-acs 17809  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-mhm 19028  df-submnd 19029  df-grp 19197  df-minusg 19198  df-sbg 19199  df-mulg 19328  df-subg 19383  df-ghm 19478  df-cntz 19582  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-ur 20459  df-ring 20512  df-nzr 20814  df-subrg 20873  df-lmod 21188  df-lss 21258  df-lsp 21298  df-lmhm 21348  df-lmim 21349  df-lmic 21350  df-lbs 21401  df-sra 21499  df-rgmod 21500  df-dsmm 22093  df-frlm 22108  df-uvc 22144  df-lindf 22167  df-linds 22168

This theorem is used by:  lmisfree  22203  frlmisfrlm  22209