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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 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋𝐼 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 drngring ( 𝑅 ∈ DivRing → 𝑅 ∈ Ring )
2 eqid ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) = ( 𝑅 freeLMod 𝐼 )
3 2 frlmlmod ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod )
4 1 3 sylan ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod )
5 eqid ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
6 eqid ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
7 5 6 lssmre ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod → ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( Moore ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
8 4 7 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( Moore ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
9 8 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( Moore ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
10 eqid ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) = ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
11 eqid ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) = ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
12 2 frlmsca ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝑅 = ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
13 simpl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝑅 ∈ DivRing )
14 12 13 eqeltrrd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ DivRing )
15 eqid ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
16 15 islvec ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LVec ↔ ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod ∧ ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ DivRing ) )
17 4 14 16 sylanbrc ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LVec )
18 6 10 5 lssacsex ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LVec → ( ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( ACS ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑧 ∈ ( ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑦 } ) ) ∖ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ 𝑥 ) ) 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑧 } ) ) ) )
19 17 18 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( ACS ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑧 ∈ ( ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑦 } ) ) ∖ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ 𝑥 ) ) 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑧 } ) ) ) )
20 19 simprd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑧 ∈ ( ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑦 } ) ) ∖ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ 𝑥 ) ) 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑧 } ) ) )
21 20 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∀ 𝑥 ∈ 𝒫 ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∀ 𝑧 ∈ ( ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑦 } ) ) ∖ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ 𝑥 ) ) 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑥 ∪ { 𝑧 } ) ) )
22 dif0 ( ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∖ ∅ ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
23 22 linds1 ( 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) → 𝑋 ⊆ ( ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∖ ∅ ) )
24 23 3ad2ant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ⊆ ( ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∖ ∅ ) )
25 eqid ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) = ( 𝑅 unitVec 𝐼 )
26 25 2 5 uvcff ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) : 𝐼 ⟶ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
27 1 26 sylan ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) : 𝐼 ⟶ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
28 27 frnd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ⊆ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
29 28 22 sseqtrrdi ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ⊆ ( ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∖ ∅ ) )
30 29 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ⊆ ( ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∖ ∅ ) )
31 5 linds1 ( 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) → 𝑋 ⊆ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
32 31 3ad2ant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ⊆ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
33 un0 ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∪ ∅ ) = ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 )
34 33 fveq2i ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∪ ∅ ) ) = ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
35 eqid ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
36 6 35 10 mrclsp ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod → ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
37 4 36 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
38 37 fveq1d ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) = ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) )
39 eqid ( LBasis ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) = ( LBasis ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) )
40 2 25 39 frlmlbs ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ ( LBasis ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
41 1 40 sylan ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ ( LBasis ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
42 5 39 35 lbssp ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ ( LBasis ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) → ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
43 41 42 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
44 38 43 eqtr3d ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
45 34 44 syl5eq ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∪ ∅ ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
46 45 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∪ ∅ ) ) = ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) )
47 32 46 sseqtrrd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ⊆ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∪ ∅ ) ) )
48 un0 ( 𝑋 ∪ ∅ ) = 𝑋
49 drngnzr ( 𝑅 ∈ DivRing → 𝑅 ∈ NzRing )
50 49 adantr ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝑅 ∈ NzRing )
51 12 50 eqeltrrd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ NzRing )
52 4 51 jca ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod ∧ ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ NzRing ) )
53 35 15 lindsind2 ( ( ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod ∧ ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ NzRing ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
54 53 3expa ( ( ( ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod ∧ ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ NzRing ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
55 52 54 sylanl1 ( ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
56 37 fveq1d ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) = ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
57 56 eleq2d ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ↔ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ) )
58 57 ad2antrr ( ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ( 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ↔ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ) )
59 55 58 mtbid ( ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
60 59 ralrimiva ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∀ 𝑦𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
61 60 3impa ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∀ 𝑦𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
62 10 11 ismri2 ( ( ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ ( Moore ‘ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑋 ⊆ ( Base ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( 𝑋 ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ) )
63 8 31 62 syl2an ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( 𝑋 ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ) )
64 63 3impa ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( 𝑋 ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) ) )
65 61 64 mpbird ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
66 48 65 eqeltrid ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( 𝑋 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) )
67 simpr ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝐼 ∈ Fin )
68 25 uvcendim ( ( 𝑅 ∈ NzRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝐼 ≈ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
69 49 68 sylan ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → 𝐼 ≈ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
70 enfi ( 𝐼 ≈ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) → ( 𝐼 ∈ Fin ↔ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ Fin ) )
71 69 70 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝐼 ∈ Fin ↔ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ Fin ) )
72 67 71 mpbid ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ Fin )
73 72 olcd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ( 𝑋 ∈ Fin ∨ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ Fin ) )
74 73 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ( 𝑋 ∈ Fin ∨ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ Fin ) )
75 9 10 11 21 24 30 47 66 74 mreexexd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∃ 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ( 𝑋𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) )
76 simpl ( ( 𝑋𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) → 𝑋𝑓 )
77 ovex ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ V
78 77 rnex ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ V
79 elpwi ( 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) → 𝑓 ⊆ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
80 ssdomg ( ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∈ V → ( 𝑓 ⊆ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) → 𝑓 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) )
81 78 79 80 mpsyl ( 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) → 𝑓 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
82 endomtr ( ( 𝑋𝑓𝑓 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
83 76 81 82 syl2anr ( ( 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∧ ( 𝑋𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
84 83 rexlimiva ( ∃ 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ( 𝑋𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
85 75 84 syl ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
86 69 ensymd ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ≈ 𝐼 )
87 86 3adant3 ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ≈ 𝐼 )
88 domentr ( ( 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∧ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ≈ 𝐼 ) → 𝑋𝐼 )
89 85 87 88 syl2anc ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋𝐼 )