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Theorem lnmlmic

Description: Noetherian is an invariant property of modules. (Contributed by Stefan O'Rear, 25-Jan-2015)

Ref Expression
Assertion lnmlmic ( 𝑅𝑚 𝑆 → ( 𝑅 ∈ LNoeM ↔ 𝑆 ∈ LNoeM ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 brlmic ( 𝑅𝑚 𝑆 ↔ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ≠ ∅ )
2 n0 ( ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ≠ ∅ ↔ ∃ 𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) )
3 1 2 bitri ( 𝑅𝑚 𝑆 ↔ ∃ 𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) )
4 lmimlmhm ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMHom 𝑆 ) )
5 4 adantr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑅 ∈ LNoeM ) → 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMHom 𝑆 ) )
6 simpr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑅 ∈ LNoeM ) → 𝑅 ∈ LNoeM )
7 eqid ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
8 eqid ( Base ‘ 𝑆 ) = ( Base ‘ 𝑆 )
9 7 8 lmimf1o ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → 𝑎 : ( Base ‘ 𝑅 ) –1-1-onto→ ( Base ‘ 𝑆 ) )
10 f1ofo ( 𝑎 : ( Base ‘ 𝑅 ) –1-1-onto→ ( Base ‘ 𝑆 ) → 𝑎 : ( Base ‘ 𝑅 ) –onto→ ( Base ‘ 𝑆 ) )
11 forn ( 𝑎 : ( Base ‘ 𝑅 ) –onto→ ( Base ‘ 𝑆 ) → ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑆 ) )
12 9 10 11 3syl ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑆 ) )
13 12 adantr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑅 ∈ LNoeM ) → ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑆 ) )
14 8 lnmepi ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMHom 𝑆 ) ∧ 𝑅 ∈ LNoeM ∧ ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑆 ) ) → 𝑆 ∈ LNoeM )
15 5 6 13 14 syl3anc ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑅 ∈ LNoeM ) → 𝑆 ∈ LNoeM )
16 islmim2 ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ↔ ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMHom 𝑆 ) ∧ 𝑎 ∈ ( 𝑆 LMHom 𝑅 ) ) )
17 16 simprbi ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → 𝑎 ∈ ( 𝑆 LMHom 𝑅 ) )
18 17 adantr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ) → 𝑎 ∈ ( 𝑆 LMHom 𝑅 ) )
19 simpr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ) → 𝑆 ∈ LNoeM )
20 dfdm4 dom 𝑎 = ran 𝑎
21 f1odm ( 𝑎 : ( Base ‘ 𝑅 ) –1-1-onto→ ( Base ‘ 𝑆 ) → dom 𝑎 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
22 9 21 syl ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → dom 𝑎 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
23 22 adantr ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ) → dom 𝑎 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
24 20 23 eqtr3id ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ) → ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
25 7 lnmepi ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑆 LMHom 𝑅 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ∧ ran 𝑎 = ( Base ‘ 𝑅 ) ) → 𝑅 ∈ LNoeM )
26 18 19 24 25 syl3anc ( ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) ∧ 𝑆 ∈ LNoeM ) → 𝑅 ∈ LNoeM )
27 15 26 impbida ( 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → ( 𝑅 ∈ LNoeM ↔ 𝑆 ∈ LNoeM ) )
28 27 exlimiv ( ∃ 𝑎 𝑎 ∈ ( 𝑅 LMIso 𝑆 ) → ( 𝑅 ∈ LNoeM ↔ 𝑆 ∈ LNoeM ) )
29 3 28 sylbi ( 𝑅𝑚 𝑆 → ( 𝑅 ∈ LNoeM ↔ 𝑆 ∈ LNoeM ) )