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Theorem lindsdom

Description: A linearly independent set in a free linear module of finite dimension over a division ring is smaller than the dimension of the module. (Contributed by Brendan Leahy, 2-Jun-2021)

Ref Expression
Assertion lindsdom RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXI

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 drngring RDivRingRRing
2 eqid RfreeLModI=RfreeLModI
3 2 frlmlmod RRingIFinRfreeLModILMod
4 1 3 sylan RDivRingIFinRfreeLModILMod
5 eqid BaseRfreeLModI=BaseRfreeLModI
6 eqid LSubSpRfreeLModI=LSubSpRfreeLModI
7 5 6 lssmre RfreeLModILModLSubSpRfreeLModIMooreBaseRfreeLModI
8 4 7 syl RDivRingIFinLSubSpRfreeLModIMooreBaseRfreeLModI
9 8 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModILSubSpRfreeLModIMooreBaseRfreeLModI
10 eqid mrClsLSubSpRfreeLModI=mrClsLSubSpRfreeLModI
11 eqid mrIndLSubSpRfreeLModI=mrIndLSubSpRfreeLModI
12 2 frlmsca RDivRingIFinR=ScalarRfreeLModI
13 simpl RDivRingIFinRDivRing
14 12 13 eqeltrrd RDivRingIFinScalarRfreeLModIDivRing
15 eqid ScalarRfreeLModI=ScalarRfreeLModI
16 15 islvec RfreeLModILVecRfreeLModILModScalarRfreeLModIDivRing
17 4 14 16 sylanbrc RDivRingIFinRfreeLModILVec
18 6 10 5 lssacsex RfreeLModILVecLSubSpRfreeLModIACSBaseRfreeLModIx𝒫BaseRfreeLModIyBaseRfreeLModIzmrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxz
19 17 18 syl RDivRingIFinLSubSpRfreeLModIACSBaseRfreeLModIx𝒫BaseRfreeLModIyBaseRfreeLModIzmrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxz
20 19 simprd RDivRingIFinx𝒫BaseRfreeLModIyBaseRfreeLModIzmrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxz
21 20 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIx𝒫BaseRfreeLModIyBaseRfreeLModIzmrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxymrClsLSubSpRfreeLModIxz
22 dif0 BaseRfreeLModI=BaseRfreeLModI
23 22 linds1 XLIndSRfreeLModIXBaseRfreeLModI
24 23 3ad2ant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXBaseRfreeLModI
25 eqid RunitVecI=RunitVecI
26 25 2 5 uvcff RRingIFinRunitVecI:IBaseRfreeLModI
27 1 26 sylan RDivRingIFinRunitVecI:IBaseRfreeLModI
28 27 frnd RDivRingIFinranRunitVecIBaseRfreeLModI
29 28 22 sseqtrrdi RDivRingIFinranRunitVecIBaseRfreeLModI
30 29 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIranRunitVecIBaseRfreeLModI
31 5 linds1 XLIndSRfreeLModIXBaseRfreeLModI
32 31 3ad2ant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXBaseRfreeLModI
33 un0 ranRunitVecI=ranRunitVecI
34 33 fveq2i mrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI=mrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI
35 eqid LSpanRfreeLModI=LSpanRfreeLModI
36 6 35 10 mrclsp RfreeLModILModLSpanRfreeLModI=mrClsLSubSpRfreeLModI
37 4 36 syl RDivRingIFinLSpanRfreeLModI=mrClsLSubSpRfreeLModI
38 37 fveq1d RDivRingIFinLSpanRfreeLModIranRunitVecI=mrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI
39 eqid LBasisRfreeLModI=LBasisRfreeLModI
40 2 25 39 frlmlbs RRingIFinranRunitVecILBasisRfreeLModI
41 1 40 sylan RDivRingIFinranRunitVecILBasisRfreeLModI
42 5 39 35 lbssp ranRunitVecILBasisRfreeLModILSpanRfreeLModIranRunitVecI=BaseRfreeLModI
43 41 42 syl RDivRingIFinLSpanRfreeLModIranRunitVecI=BaseRfreeLModI
44 38 43 eqtr3d RDivRingIFinmrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI=BaseRfreeLModI
45 34 44 eqtrid RDivRingIFinmrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI=BaseRfreeLModI
46 45 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModImrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI=BaseRfreeLModI
47 32 46 sseqtrrd RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXmrClsLSubSpRfreeLModIranRunitVecI
48 un0 X=X
49 drngnzr RDivRingRNzRing
50 49 adantr RDivRingIFinRNzRing
51 12 50 eqeltrrd RDivRingIFinScalarRfreeLModINzRing
52 4 51 jca RDivRingIFinRfreeLModILModScalarRfreeLModINzRing
53 35 15 lindsind2 RfreeLModILModScalarRfreeLModINzRingXLIndSRfreeLModIyX¬yLSpanRfreeLModIXy
54 53 3expa RfreeLModILModScalarRfreeLModINzRingXLIndSRfreeLModIyX¬yLSpanRfreeLModIXy
55 52 54 sylanl1 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIyX¬yLSpanRfreeLModIXy
56 37 fveq1d RDivRingIFinLSpanRfreeLModIXy=mrClsLSubSpRfreeLModIXy
57 56 eleq2d RDivRingIFinyLSpanRfreeLModIXyymrClsLSubSpRfreeLModIXy
58 57 ad2antrr RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIyXyLSpanRfreeLModIXyymrClsLSubSpRfreeLModIXy
59 55 58 mtbid RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
60 59 ralrimiva RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
61 60 3impa RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
62 10 11 ismri2 LSubSpRfreeLModIMooreBaseRfreeLModIXBaseRfreeLModIXmrIndLSubSpRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
63 8 31 62 syl2an RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXmrIndLSubSpRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
64 63 3impa RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXmrIndLSubSpRfreeLModIyX¬ymrClsLSubSpRfreeLModIXy
65 61 64 mpbird RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXmrIndLSubSpRfreeLModI
66 48 65 eqeltrid RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXmrIndLSubSpRfreeLModI
67 simpr RDivRingIFinIFin
68 25 uvcendim RNzRingIFinIranRunitVecI
69 49 68 sylan RDivRingIFinIranRunitVecI
70 enfi IranRunitVecIIFinranRunitVecIFin
71 69 70 syl RDivRingIFinIFinranRunitVecIFin
72 67 71 mpbid RDivRingIFinranRunitVecIFin
73 72 olcd RDivRingIFinXFinranRunitVecIFin
74 73 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXFinranRunitVecIFin
75 9 10 11 21 24 30 47 66 74 mreexexd RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIf𝒫ranRunitVecIXffmrIndLSubSpRfreeLModI
76 simpl XffmrIndLSubSpRfreeLModIXf
77 ovex RunitVecIV
78 77 rnex ranRunitVecIV
79 elpwi f𝒫ranRunitVecIfranRunitVecI
80 ssdomg ranRunitVecIVfranRunitVecIfranRunitVecI
81 78 79 80 mpsyl f𝒫ranRunitVecIfranRunitVecI
82 endomtr XffranRunitVecIXranRunitVecI
83 76 81 82 syl2anr f𝒫ranRunitVecIXffmrIndLSubSpRfreeLModIXranRunitVecI
84 83 rexlimiva f𝒫ranRunitVecIXffmrIndLSubSpRfreeLModIXranRunitVecI
85 75 84 syl RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXranRunitVecI
86 69 ensymd RDivRingIFinranRunitVecII
87 86 3adant3 RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIranRunitVecII
88 domentr XranRunitVecIranRunitVecIIXI
89 85 87 88 syl2anc RDivRingIFinXLIndSRfreeLModIXI