Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmimdim Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmimdim 33631
Description: Module isomorphisms preserve vector space dimensions. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Feb-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
lmimdim.1 (𝜑𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇))
lmimdim.2 (𝜑𝑆 ∈ LVec)
Assertion
Ref Expression
lmimdim (𝜑 → (dim‘𝑆) = (dim‘𝑇))

Proof of Theorem lmimdim
Dummy variable 𝑏 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmimdim.2 . . . 4 (𝜑𝑆 ∈ LVec)
2 eqid 2735 . . . . 5 (LBasis‘𝑆) = (LBasis‘𝑆)
32lbsex 21185 . . . 4 (𝑆 ∈ LVec → (LBasis‘𝑆) ≠ ∅)
41, 3syl 17 . . 3 (𝜑 → (LBasis‘𝑆) ≠ ∅)
5 n0 4359 . . 3 ((LBasis‘𝑆) ≠ ∅ ↔ ∃𝑏 𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆))
64, 5sylib 218 . 2 (𝜑 → ∃𝑏 𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆))
7 lmimdim.1 . . . . . . 7 (𝜑𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇))
87adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇))
98resexd 6048 . . . . 5 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (𝐹𝑏) ∈ V)
10 eqid 2735 . . . . . . . 8 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
11 eqid 2735 . . . . . . . 8 (Base‘𝑇) = (Base‘𝑇)
1210, 11lmimf1o 21080 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇) → 𝐹:(Base‘𝑆)–1-1-onto→(Base‘𝑇))
13 f1of1 6848 . . . . . . 7 (𝐹:(Base‘𝑆)–1-1-onto→(Base‘𝑇) → 𝐹:(Base‘𝑆)–1-1→(Base‘𝑇))
148, 12, 133syl 18 . . . . . 6 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → 𝐹:(Base‘𝑆)–1-1→(Base‘𝑇))
1510, 2lbsss 21094 . . . . . . 7 (𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆) → 𝑏 ⊆ (Base‘𝑆))
1615adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → 𝑏 ⊆ (Base‘𝑆))
17 f1ssres 6812 . . . . . 6 ((𝐹:(Base‘𝑆)–1-1→(Base‘𝑇) ∧ 𝑏 ⊆ (Base‘𝑆)) → (𝐹𝑏):𝑏1-1→(Base‘𝑇))
1814, 16, 17syl2anc 584 . . . . 5 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (𝐹𝑏):𝑏1-1→(Base‘𝑇))
19 hashf1dmrn 14479 . . . . 5 (((𝐹𝑏) ∈ V ∧ (𝐹𝑏):𝑏1-1→(Base‘𝑇)) → (♯‘𝑏) = (♯‘ran (𝐹𝑏)))
209, 18, 19syl2anc 584 . . . 4 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (♯‘𝑏) = (♯‘ran (𝐹𝑏)))
21 df-ima 5702 . . . . 5 (𝐹𝑏) = ran (𝐹𝑏)
2221fveq2i 6910 . . . 4 (♯‘(𝐹𝑏)) = (♯‘ran (𝐹𝑏))
2320, 22eqtr4di 2793 . . 3 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (♯‘𝑏) = (♯‘(𝐹𝑏)))
242dimval 33628 . . . 4 ((𝑆 ∈ LVec ∧ 𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (dim‘𝑆) = (♯‘𝑏))
251, 24sylan 580 . . 3 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (dim‘𝑆) = (♯‘𝑏))
26 lmimlmhm 21081 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
277, 26syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
28 lmhmlvec 21127 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → (𝑆 ∈ LVec ↔ 𝑇 ∈ LVec))
2928biimpa 476 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ 𝑆 ∈ LVec) → 𝑇 ∈ LVec)
3027, 1, 29syl2anc 584 . . . . 5 (𝜑𝑇 ∈ LVec)
3130adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → 𝑇 ∈ LVec)
32 eqid 2735 . . . . . 6 (LBasis‘𝑇) = (LBasis‘𝑇)
332, 32lmimlbs 21874 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMIso 𝑇) ∧ 𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (𝐹𝑏) ∈ (LBasis‘𝑇))
347, 33sylan 580 . . . 4 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (𝐹𝑏) ∈ (LBasis‘𝑇))
3532dimval 33628 . . . 4 ((𝑇 ∈ LVec ∧ (𝐹𝑏) ∈ (LBasis‘𝑇)) → (dim‘𝑇) = (♯‘(𝐹𝑏)))
3631, 34, 35syl2anc 584 . . 3 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (dim‘𝑇) = (♯‘(𝐹𝑏)))
3723, 25, 363eqtr4d 2785 . 2 ((𝜑𝑏 ∈ (LBasis‘𝑆)) → (dim‘𝑆) = (dim‘𝑇))
386, 37exlimddv 1933 1 (𝜑 → (dim‘𝑆) = (dim‘𝑇))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1537  wex 1776  wcel 2106  wne 2938  Vcvv 3478  wss 3963  c0 4339  ran crn 5690  cres 5691  cima 5692  1-1wf1 6560  1-1-ontowf1o 6562  cfv 6563  (class class class)co 7431  chash 14366  Basecbs 17245   LMHom clmhm 21036   LMIso clmim 21037  LBasisclbs 21091  LVecclvec 21119  dimcldim 33626
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-rep 5285  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-reg 9630  ax-inf2 9679  ax-ac2 10501  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-int 4952  df-iun 4998  df-iin 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-se 5642  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-isom 6572  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-rpss 7742  df-om 7888  df-1st 8013  df-2nd 8014  df-tpos 8250  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-1o 8505  df-2o 8506  df-oadd 8509  df-er 8744  df-map 8867  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-fin 8988  df-oi 9548  df-r1 9802  df-rank 9803  df-dju 9939  df-card 9977  df-acn 9980  df-ac 10154  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-nn 12265  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 12525  df-xnn0 12598  df-z 12612  df-dec 12732  df-uz 12877  df-fz 13545  df-hash 14367  df-struct 17181  df-sets 17198  df-slot 17216  df-ndx 17228  df-base 17246  df-ress 17275  df-plusg 17311  df-mulr 17312  df-tset 17317  df-ple 17318  df-ocomp 17319  df-0g 17488  df-mre 17631  df-mrc 17632  df-mri 17633  df-acs 17634  df-proset 18352  df-drs 18353  df-poset 18371  df-ipo 18586  df-mgm 18666  df-sgrp 18745  df-mnd 18761  df-submnd 18810  df-grp 18967  df-minusg 18968  df-sbg 18969  df-subg 19154  df-ghm 19244  df-cmn 19815  df-abl 19816  df-mgp 20153  df-rng 20171  df-ur 20200  df-ring 20253  df-oppr 20351  df-dvdsr 20374  df-unit 20375  df-invr 20405  df-drng 20748  df-lmod 20877  df-lss 20948  df-lsp 20988  df-lmhm 21039  df-lmim 21040  df-lbs 21092  df-lvec 21120  df-lindf 21844  df-linds 21845  df-dim 33627
This theorem is referenced by:  lmicdim  33632  algextdeglem4  33726
  Copyright terms: Public domain W3C validator