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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 ) ) ) → 𝑋 ≼ 𝐼 )

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 eqtrid ⊢ ( ( 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 ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
54 53 3expa ⊢ ( ( ( ( ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ∈ LMod ∧ ( Scalar ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ∈ NzRing ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( LSpan ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
55 52 54 sylanl1 ⊢ ( ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) → ¬ 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 ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) → ( 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 ) ) ) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ) → ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
60 59 ralrimiva ⊢ ( ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ) ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∀ 𝑦 ∈ 𝑋 ¬ 𝑦 ∈ ( ( mrCls ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ‘ ( 𝑋 ∖ { 𝑦 } ) ) )
61 60 3impa ⊢ ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → ∀ 𝑦 ∈ 𝑋 ¬ 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 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦 ∈ 𝑋 ¬ 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 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦 ∈ 𝑋 ¬ 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 ) ) ) ↔ ∀ 𝑦 ∈ 𝑋 ¬ 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 ) ( 𝑋 ≈ 𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) )
76 simpl ⊢ ( ( 𝑋 ≈ 𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) → 𝑋 ≈ 𝑓 )
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 ⊢ ( ( 𝑋 ≈ 𝑓 ∧ 𝑓 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
83 76 81 82 syl2anr ⊢ ( ( 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ∧ ( 𝑋 ≈ 𝑓 ∧ ( 𝑓 ∪ ∅ ) ∈ ( mrInd ‘ ( LSubSp ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) ) ) → 𝑋 ≼ ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) )
84 83 rexlimiva ⊢ ( ∃ 𝑓 ∈ 𝒫 ran ( 𝑅 unitVec 𝐼 ) ( 𝑋 ≈ 𝑓 ∧ ( 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 ) → 𝑋 ≼ 𝐼 )
89 85 87 88 syl2anc ⊢ ( ( 𝑅 ∈ DivRing ∧ 𝐼 ∈ Fin ∧ 𝑋 ∈ ( LIndS ‘ ( 𝑅 freeLMod 𝐼 ) ) ) → 𝑋 ≼ 𝐼 )