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 33642
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 20745 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
3 eqid 2734 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
4 eqid 2734 . . . . . . 7 (Unit‘𝐴) = (Unit‘𝐴)
53, 4unitss 20397 . . . . . 6 (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴)
65a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴))
7 eqid 2734 . . . . . . 7 (0g𝐴) = (0g𝐴)
81idomdomd 20743 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ Domn)
9 domnnzr 20723 . . . . . . . . 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 33211 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
14 neirr 2951 . . . . . . 7 ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴)
1514a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
1613, 15pm2.65da 816 . . . . 5 (𝜑 → ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴))
17 ssdifsn 4813 . . . . 5 ((Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) ↔ ((Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴) ∧ ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)))
186, 16, 17sylanbrc 582 . . . 4 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
19 eqid 2734 . . . . 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 3982 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐴))
30 eldifsni 4815 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
3128, 30syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
323, 19, 7domnrrg 20730 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Domn ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐴) ∧ 𝑥 ≠ (0g𝐴)) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3327, 29, 31, 32syl3anc 1371 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3419, 4, 20, 22, 24, 26, 33assarrginv 33641 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Unit‘𝐴))
3518, 34eqelssd 4024 . . 3 (𝜑 → (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
363, 4, 7isdrng 20750 . . 3 (𝐴 ∈ DivRing ↔ (𝐴 ∈ Ring ∧ (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})))
372, 35, 36sylanbrc 582 . 2 (𝜑𝐴 ∈ DivRing)
381idomcringd 20744 . 2 (𝜑𝐴 ∈ CRing)
39 isfld 20757 . 2 (𝐴 ∈ Field ↔ (𝐴 ∈ DivRing ∧ 𝐴 ∈ CRing))
4037, 38, 39sylanbrc 582 1 (𝜑𝐴 ∈ Field)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 395   = wceq 1537  wcel 2103  wne 2942  cdif 3967  wss 3970  {csn 4648  cfv 6572  0cn0 12549  Basecbs 17253  Scalarcsca 17309  0gc0g 17494  Ringcrg 20255  CRingccrg 20256  Unitcui 20376  NzRingcnzr 20533  RLRegcrlreg 20708  Domncdomn 20709  IDomncidom 20710  DivRingcdr 20746  Fieldcfield 20747  AssAlgcasa 21888  dimcldim 33603
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1793  ax-4 1807  ax-5 1909  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2105  ax-9 2113  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2173  ax-ext 2705  ax-rep 5306  ax-sep 5320  ax-nul 5327  ax-pow 5386  ax-pr 5450  ax-un 7766  ax-reg 9657  ax-inf2 9706  ax-ac2 10528  ax-cnex 11236  ax-resscn 11237  ax-1cn 11238  ax-icn 11239  ax-addcl 11240  ax-addrcl 11241  ax-mulcl 11242  ax-mulrcl 11243  ax-mulcom 11244  ax-addass 11245  ax-mulass 11246  ax-distr 11247  ax-i2m1 11248  ax-1ne0 11249  ax-1rid 11250  ax-rnegex 11251  ax-rrecex 11252  ax-cnre 11253  ax-pre-lttri 11254  ax-pre-lttrn 11255  ax-pre-ltadd 11256  ax-pre-mulgt0 11257
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 847  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1778  df-nf 1782  df-sb 2065  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2890  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3064  df-rex 3073  df-rmo 3383  df-reu 3384  df-rab 3439  df-v 3484  df-sbc 3799  df-csb 3916  df-dif 3973  df-un 3975  df-in 3977  df-ss 3987  df-pss 3990  df-nul 4348  df-if 4549  df-pw 4624  df-sn 4649  df-pr 4651  df-tp 4653  df-op 4655  df-uni 4932  df-int 4973  df-iun 5021  df-iin 5022  df-br 5170  df-opab 5232  df-mpt 5253  df-tr 5287  df-id 5597  df-eprel 5603  df-po 5611  df-so 5612  df-fr 5654  df-se 5655  df-we 5656  df-xp 5705  df-rel 5706  df-cnv 5707  df-co 5708  df-dm 5709  df-rn 5710  df-res 5711  df-ima 5712  df-pred 6331  df-ord 6397  df-on 6398  df-lim 6399  df-suc 6400  df-iota 6524  df-fun 6574  df-fn 6575  df-f 6576  df-f1 6577  df-fo 6578  df-f1o 6579  df-fv 6580  df-isom 6581  df-riota 7401  df-ov 7448  df-oprab 7449  df-mpo 7450  df-of 7710  df-rpss 7754  df-om 7900  df-1st 8026  df-2nd 8027  df-supp 8198  df-tpos 8263  df-frecs 8318  df-wrecs 8349  df-recs 8423  df-rdg 8462  df-1o 8518  df-2o 8519  df-oadd 8522  df-er 8759  df-map 8882  df-ixp 8952  df-en 9000  df-dom 9001  df-sdom 9002  df-fin 9003  df-fsupp 9428  df-sup 9507  df-oi 9575  df-r1 9829  df-rank 9830  df-dju 9966  df-card 10004  df-acn 10007  df-ac 10181  df-pnf 11322  df-mnf 11323  df-xr 11324  df-ltxr 11325  df-le 11326  df-sub 11518  df-neg 11519  df-nn 12290  df-2 12352  df-3 12353  df-4 12354  df-5 12355  df-6 12356  df-7 12357  df-8 12358  df-9 12359  df-n0 12550  df-xnn0 12622  df-z 12636  df-dec 12755  df-uz 12900  df-xadd 13172  df-fz 13564  df-fzo 13708  df-seq 14049  df-hash 14376  df-struct 17189  df-sets 17206  df-slot 17224  df-ndx 17236  df-base 17254  df-ress 17283  df-plusg 17319  df-mulr 17320  df-sca 17322  df-vsca 17323  df-ip 17324  df-tset 17325  df-ple 17326  df-ocomp 17327  df-ds 17328  df-hom 17330  df-cco 17331  df-0g 17496  df-gsum 17497  df-prds 17502  df-pws 17504  df-mre 17639  df-mrc 17640  df-mri 17641  df-acs 17642  df-proset 18360  df-drs 18361  df-poset 18378  df-ipo 18593  df-mgm 18673  df-sgrp 18752  df-mnd 18768  df-mhm 18813  df-submnd 18814  df-grp 18971  df-minusg 18972  df-sbg 18973  df-mulg 19103  df-subg 19158  df-ghm 19248  df-cntz 19352  df-lsm 19673  df-cmn 19819  df-abl 19820  df-mgp 20157  df-rng 20175  df-ur 20204  df-ring 20257  df-cring 20258  df-oppr 20355  df-dvdsr 20378  df-unit 20379  df-invr 20409  df-nzr 20534  df-subrg 20592  df-rlreg 20711  df-domn 20712  df-idom 20713  df-drng 20748  df-field 20749  df-lmod 20877  df-lss 20948  df-lsp 20988  df-lmhm 21039  df-lmim 21040  df-lbs 21092  df-lvec 21120  df-sra 21190  df-rgmod 21191  df-dsmm 21770  df-frlm 21785  df-uvc 21821  df-lindf 21844  df-linds 21845  df-assa 21891  df-dim 33604
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator