Theorem lbslcic 21960

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 1154	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝐼 ≈ 𝐵)
2		bren 8953	. . 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 2769	. . . 4 ⊢ (𝐹 freeLMod 𝐼) = (𝐹 freeLMod 𝐼)
5		eqid 2769	. . . 4 ⊢ (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼)) = (Base‘(𝐹 freeLMod 𝐼))
6		eqid 2769	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
7		eqid 2769	. . . 4 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑊) = ( ·𝑠 ‘𝑊)
8		eqid 2769	. . . 4 ⊢ (LSpan‘𝑊) = (LSpan‘𝑊)
9		eqid 2769	. . . 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 1208	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑊 ∈ LMod)
11		relen 8948	. . . . . . 7 ⊢ Rel ≈
12	11	brrelex1i 5718	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ≈ 𝐵 → 𝐼 ∈ V)
13	12	3ad2ant3 1151	. . . . 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 6829	. . . . 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 21952	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐽 ⊆ (LIndS‘𝑊)
21	20	sseli 3941	. . . . . . 7 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐽 → 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊))
22	21	3ad2ant2 1150	. . . . . 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 6820	. . . . . 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 21944	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ (LIndS‘𝑊) ∧ 𝑒:𝐼–1-1→𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
27	10, 23, 25, 26	syl3anc 1396	. . . 4 ⊢ (((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) ∧ 𝑒:𝐼–1-1-onto→𝐵) → 𝑒 LIndF 𝑊)
28	6, 19, 8	lbssp 21178	. . . . . 6 ⊢ (𝐵 ∈ 𝐽 → ((LSpan‘𝑊)‘𝐵) = (Base‘𝑊))
29	28	3ad2ant2 1150	. . . . 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 21959	. . 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 21166	. . 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 21168	. . 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 1962	1 ⊢ ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐵 ∈ 𝐽 ∧ 𝐼 ≈ 𝐵) → 𝑊 ≃𝑚 (𝐹 freeLMod 𝐼))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1567  ∃wex 1806   ∈ wcel 2149  Vcvv 3463   class class class wbr 5113   ↦ cmpt 5196  ^◡ccnv 5661  –1-1→wf1 6534  –onto→wfo 6535  –1-1-onto→wf1o 6536  ‘cfv 6537  (class class class)co 7411   ∘_f cof 7673   ≈ cen 8940  Basecbs 17269  Scalarcsca 17313   ·_𝑠 cvsca 17314   Σ_g cgsu 17493  LModclmod 20959  LSpanclspn 21070   LMIso clmim 21119   ≃_𝑚 clmic 21120  LBasisclbs 21173   freeLMod cfrlm 21865   LIndF clindf 21923  LIndSclinds 21924

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-rep 5242  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11156  ax-resscn 11157  ax-1cn 11158  ax-icn 11159  ax-addcl 11160  ax-addrcl 11161  ax-mulcl 11162  ax-mulrcl 11163  ax-mulcom 11164  ax-addass 11165  ax-mulass 11166  ax-distr 11167  ax-i2m1 11168  ax-1ne0 11169  ax-1rid 11170  ax-rnegex 11171  ax-rrecex 11172  ax-cnre 11173  ax-pre-lttri 11174  ax-pre-lttrn 11175  ax-pre-ltadd 11176  ax-pre-mulgt0 11177

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-tp 4599  df-op 4601  df-uni 4877  df-int 4917  df-iun 4962  df-iin 4963  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-se 5616  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  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 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7675  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8157  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8358  df-rdg 8397  df-1o 8453  df-2o 8454  df-er 8694  df-map 8826  df-ixp 8896  df-en 8944  df-dom 8945  df-sdom 8946  df-fin 8947  df-fsupp 9322  df-sup 9402  df-oi 9472  df-card 9925  df-pnf 11245  df-mnf 11246  df-xr 11247  df-ltxr 11248  df-le 11249  df-sub 11443  df-neg 11444  df-nn 12234  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12505  df-z 12592  df-dec 12712  df-uz 12863  df-fz 13536  df-fzo 13683  df-seq 14038  df-hash 14367  df-struct 17207  df-sets 17224  df-slot 17242  df-ndx 17254  df-base 17270  df-ress 17291  df-plusg 17323  df-mulr 17324  df-sca 17326  df-vsca 17327  df-ip 17328  df-tset 17329  df-ple 17330  df-ds 17332  df-hom 17334  df-cco 17335  df-0g 17494  df-gsum 17495  df-prds 17500  df-pws 17502  df-mre 17638  df-mrc 17639  df-acs 17641  df-mgm 18698  df-sgrp 18777  df-mnd 18793  df-mhm 18841  df-submnd 18842  df-grp 19003  df-minusg 19004  df-sbg 19005  df-mulg 19134  df-subg 19189  df-ghm 19284  df-cntz 19387  df-cmn 19852  df-abl 19853  df-mgp 20217  df-rng 20231  df-ur 20264  df-ring 20317  df-nzr 20596  df-subrg 20655  df-lmod 20961  df-lss 21031  df-lsp 21071  df-lmhm 21121  df-lmim 21122  df-lmic 21123  df-lbs 21174  df-sra 21272  df-rgmod 21273  df-dsmm 21851  df-frlm 21866  df-uvc 21902  df-lindf 21925  df-linds 21926

This theorem is referenced by:  lmisfree  21961  frlmisfrlm  21967