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

Theorem assafld 33781
Description: If an algebra 𝐴 of finite degree over a division ring 𝐾 is an integral domain, then it is a field. Corollary of Proposition 2. in Chapter 5. of [BourbakiAlg2] p. 113. (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
assafld.k 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
assafld.a (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
assafld.1 (𝜑𝐴 ∈ IDomn)
assafld.2 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
assafld.3 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
Assertion
Ref Expression
assafld (𝜑𝐴 ∈ Field)

Proof of Theorem assafld
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 assafld.1 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ IDomn)
21idomringd 20705 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
3 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
4 eqid 2737 . . . . . . 7 (Unit‘𝐴) = (Unit‘𝐴)
53, 4unitss 20356 . . . . . 6 (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴)
65a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴))
7 eqid 2737 . . . . . . 7 (0g𝐴) = (0g𝐴)
81idomdomd 20703 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ Domn)
9 domnnzr 20683 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ Domn → 𝐴 ∈ NzRing)
108, 9syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ NzRing)
1110adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → 𝐴 ∈ NzRing)
12 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴))
134, 7, 11, 12unitnz 33300 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
14 neirr 2942 . . . . . . 7 ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴)
1514a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
1613, 15pm2.65da 817 . . . . 5 (𝜑 → ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴))
17 ssdifsn 4734 . . . . 5 ((Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) ↔ ((Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴) ∧ ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)))
186, 16, 17sylanbrc 584 . . . 4 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
19 eqid 2737 . . . . 5 (RLReg‘𝐴) = (RLReg‘𝐴)
20 assafld.k . . . . 5 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
21 assafld.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
2221adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐴 ∈ AssAlg)
23 assafld.2 . . . . . 6 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
2423adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐾 ∈ DivRing)
25 assafld.3 . . . . . 6 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
2625adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
278adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐴 ∈ Domn)
28 simpr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
2928eldifad 3902 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐴))
30 eldifsni 4736 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
3128, 30syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
323, 19, 7domnrrg 20690 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Domn ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐴) ∧ 𝑥 ≠ (0g𝐴)) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3327, 29, 31, 32syl3anc 1374 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3419, 4, 20, 22, 24, 26, 33assarrginv 33780 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Unit‘𝐴))
3518, 34eqelssd 3944 . . 3 (𝜑 → (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
363, 4, 7isdrng 20710 . . 3 (𝐴 ∈ DivRing ↔ (𝐴 ∈ Ring ∧ (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})))
372, 35, 36sylanbrc 584 . 2 (𝜑𝐴 ∈ DivRing)
381idomcringd 20704 . 2 (𝜑𝐴 ∈ CRing)
39 isfld 20717 . 2 (𝐴 ∈ Field ↔ (𝐴 ∈ DivRing ∧ 𝐴 ∈ CRing))
4037, 38, 39sylanbrc 584 1 (𝜑𝐴 ∈ Field)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  wne 2933  cdif 3887  wss 3890  {csn 4568  cfv 6499  0cn0 12437  Basecbs 17179  Scalarcsca 17223  0gc0g 17402  Ringcrg 20214  CRingccrg 20215  Unitcui 20335  NzRingcnzr 20489  RLRegcrlreg 20668  Domncdomn 20669  IDomncidom 20670  DivRingcdr 20706  Fieldcfield 20707  AssAlgcasa 21830  dimcldim 33743
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5308  ax-pr 5376  ax-un 7689  ax-reg 9507  ax-inf2 9562  ax-ac2 10385  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-se 5585  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6266  df-ord 6327  df-on 6328  df-lim 6329  df-suc 6330  df-iota 6455  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-isom 6508  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-of 7631  df-rpss 7677  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-supp 8111  df-tpos 8176  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-1o 8405  df-2o 8406  df-oadd 8409  df-er 8643  df-map 8775  df-ixp 8846  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-fin 8897  df-fsupp 9275  df-sup 9355  df-oi 9425  df-r1 9688  df-rank 9689  df-dju 9825  df-card 9863  df-acn 9866  df-ac 10038  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-3 12245  df-4 12246  df-5 12247  df-6 12248  df-7 12249  df-8 12250  df-9 12251  df-n0 12438  df-xnn0 12511  df-z 12525  df-dec 12645  df-uz 12789  df-xadd 13064  df-fz 13462  df-fzo 13609  df-seq 13964  df-hash 14293  df-struct 17117  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-mulr 17234  df-sca 17236  df-vsca 17237  df-ip 17238  df-tset 17239  df-ple 17240  df-ocomp 17241  df-ds 17242  df-hom 17244  df-cco 17245  df-0g 17404  df-gsum 17405  df-prds 17410  df-pws 17412  df-mre 17548  df-mrc 17549  df-mri 17550  df-acs 17551  df-proset 18260  df-drs 18261  df-poset 18279  df-ipo 18494  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-mhm 18751  df-submnd 18752  df-grp 18912  df-minusg 18913  df-sbg 18914  df-mulg 19044  df-subg 19099  df-ghm 19188  df-cntz 19292  df-lsm 19611  df-cmn 19757  df-abl 19758  df-mgp 20122  df-rng 20134  df-ur 20163  df-ring 20216  df-cring 20217  df-oppr 20317  df-dvdsr 20337  df-unit 20338  df-invr 20368  df-nzr 20490  df-subrg 20547  df-rlreg 20671  df-domn 20672  df-idom 20673  df-drng 20708  df-field 20709  df-lmod 20857  df-lss 20927  df-lsp 20967  df-lmhm 21017  df-lmim 21018  df-lbs 21070  df-lvec 21098  df-sra 21168  df-rgmod 21169  df-dsmm 21712  df-frlm 21727  df-uvc 21763  df-lindf 21786  df-linds 21787  df-assa 21833  df-dim 33744
This theorem is referenced by:  fldextrspunfld  33820
  Copyright terms: Public domain W3C validator