Theorem lbslcic 22140

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 8976	. . 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 2761	. . . 4 ⊢ (𝐹 freeLMod 𝐼) = (𝐹 freeLMod 𝐼)
5		eqid 2761	. . . 4 ⊢ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) = (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼))
6		eqid 2761	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
7		eqid 2761	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
8		eqid 2761	. . . 4 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
9		eqid 2761	. . . 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 8971	. . . . . . 7 ⊢ Rel ≈
12	11	brrelex1i 5707	. . . . . 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 6830	. . . . 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 22132	. . . . . . . 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 6821	. . . . . 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 22124	. . . . 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 21347	. . . . . 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 22139	. . 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 21335	. . 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 21337	. . 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 3451   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ^◡ccnv 5650  –1-1→wf1 6534  –onto→wfo 6535  –1-1-onto→wf1o 6536  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418   ∘_f cof 7689   ≈ cen 8963  Basecbs 17380  Scalarcsca 17424   ·_𝑠 cvsca 17425   Σ_g cgsu 17604  LModclmod 21128  LSpanclspn 21239   LMIso clmim 21288   ≃_𝑚 clmic 21289  LBasisclbs 21342   freeLMod cfrlm 22045   LIndF clindf 22103  LIndSclinds 22104

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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  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 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-se 5605  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-of 7691  df-om 7876  df-1st 7999  df-2nd 8000  df-supp 8171  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-1o 8469  df-2o 8470  df-er 8710  df-map 8842  df-ixp 8919  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-fin 8970  df-fsupp 9347  df-sup 9427  df-oi 9497  df-card 10013  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-9 12405  df-n0 12600  df-z 12687  df-dec 12808  df-uz 12959  df-fz 13633  df-fzo 13782  df-seq 14138  df-hash 14468  df-struct 17318  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-ip 17439  df-tset 17440  df-ple 17441  df-ds 17443  df-hom 17445  df-cco 17446  df-0g 17605  df-gsum 17606  df-prds 17611  df-pws 17613  df-mre 17749  df-mrc 17750  df-acs 17752  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-mhm 18971  df-submnd 18972  df-grp 19140  df-minusg 19141  df-sbg 19142  df-mulg 19271  df-subg 19326  df-ghm 19421  df-cntz 19524  df-cmn 19989  df-abl 19990  df-mgp 20354  df-rng 20368  df-ur 20401  df-ring 20454  df-nzr 20756  df-subrg 20815  df-lmod 21130  df-lss 21200  df-lsp 21240  df-lmhm 21290  df-lmim 21291  df-lmic 21292  df-lbs 21343  df-sra 21441  df-rgmod 21442  df-dsmm 22031  df-frlm 22046  df-uvc 22082  df-lindf 22105  df-linds 22106

This theorem is used by:  lmisfree  22141  frlmisfrlm  22147