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 33830
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 20701 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
3 eqid 2739 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
4 eqid 2739 . . . . . . 7 (Unit‘𝐴) = (Unit‘𝐴)
53, 4unitss 20348 . . . . . 6 (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴)
65a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴))
7 eqid 2739 . . . . . . 7 (0g𝐴) = (0g𝐴)
81idomdomd 20699 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ Domn)
9 domnnzr 20679 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ Domn → 𝐴 ∈ NzRing)
108, 9syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ NzRing)
1110adantr 481 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → 𝐴 ∈ NzRing)
12 simpr 485 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴))
134, 7, 11, 12unitnz 33321 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
14 neirr 2943 . . . . . . 7 ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴)
1514a1i 11 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)) → ¬ (0g𝐴) ≠ (0g𝐴))
1613, 15pm2.65da 822 . . . . 5 (𝜑 → ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴))
17 ssdifsn 4722 . . . . 5 ((Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) ↔ ((Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴) ∧ ¬ (0g𝐴) ∈ (Unit‘𝐴)))
186, 16, 17sylanbrc 589 . . . 4 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
19 eqid 2739 . . . . 5 (RLReg‘𝐴) = (RLReg‘𝐴)
20 assafld.k . . . . 5 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
21 assafld.a . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
2221adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐴 ∈ AssAlg)
23 assafld.2 . . . . . 6 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
2423adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐾 ∈ DivRing)
25 assafld.3 . . . . . 6 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
2625adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
278adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝐴 ∈ Domn)
28 simpr 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
2928eldifad 3895 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐴))
30 eldifsni 4724 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
3128, 30syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
323, 19, 7domnrrg 20686 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ Domn ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐴) ∧ 𝑥 ≠ (0g𝐴)) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3327, 29, 31, 32syl3anc 1379 . . . . 5 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (RLReg‘𝐴))
3419, 4, 20, 22, 24, 26, 33assarrginv 33829 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Unit‘𝐴))
3518, 34eqelssd 3936 . . 3 (𝜑 → (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
363, 4, 7isdrng 20706 . . 3 (𝐴 ∈ DivRing ↔ (𝐴 ∈ Ring ∧ (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})))
372, 35, 36sylanbrc 589 . 2 (𝜑𝐴 ∈ DivRing)
381idomcringd 20700 . 2 (𝜑𝐴 ∈ CRing)
39 isfld 20713 . 2 (𝐴 ∈ Field ↔ (𝐴 ∈ DivRing ∧ 𝐴 ∈ CRing))
4037, 38, 39sylanbrc 589 1 (𝜑𝐴 ∈ Field)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 396   = wceq 1547  wcel 2119  wne 2934  cdif 3880  wss 3883  {csn 4556  cfv 6486  0cn0 12429  Basecbs 17171  Scalarcsca 17215  0gc0g 17394  Ringcrg 20206  CRingccrg 20207  Unitcui 20327  NzRingcnzr 20485  RLRegcrlreg 20664  Domncdomn 20665  IDomncidom 20666  DivRingcdr 20702  Fieldcfield 20703  AssAlgcasa 21826  dimcldim 33792
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1974  ax-7 2015  ax-8 2121  ax-9 2129  ax-10 2152  ax-11 2168  ax-12 2189  ax-ext 2711  ax-rep 5200  ax-sep 5219  ax-nul 5229  ax-pow 5295  ax-pr 5363  ax-un 7679  ax-reg 9498  ax-inf2 9554  ax-ac2 10377  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107
This theorem depends on definitions:  df-bi 208  df-an 397  df-or 854  df-3or 1093  df-3an 1094  df-tru 1550  df-fal 1560  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2074  df-mo 2543  df-eu 2573  df-clab 2718  df-cleq 2731  df-clel 2814  df-nfc 2888  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3054  df-rex 3064  df-rmo 3344  df-reu 3345  df-rab 3392  df-v 3433  df-sbc 3724  df-csb 3832  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3903  df-nul 4263  df-if 4456  df-pw 4532  df-sn 4557  df-pr 4559  df-tp 4561  df-op 4563  df-uni 4840  df-int 4879  df-iun 4924  df-iin 4925  df-br 5074  df-opab 5136  df-mpt 5155  df-tr 5181  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-se 5573  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-isom 6495  df-riota 7314  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-of 7621  df-rpss 7667  df-om 7808  df-1st 7932  df-2nd 7933  df-supp 8102  df-tpos 8167  df-frecs 8222  df-wrecs 8253  df-recs 8302  df-rdg 8340  df-1o 8396  df-2o 8397  df-oadd 8400  df-er 8634  df-map 8766  df-ixp 8837  df-en 8885  df-dom 8886  df-sdom 8887  df-fin 8888  df-fsupp 9266  df-sup 9346  df-oi 9416  df-r1 9680  df-rank 9681  df-dju 9817  df-card 9855  df-acn 9858  df-ac 10030  df-pnf 11173  df-mnf 11174  df-xr 11175  df-ltxr 11176  df-le 11177  df-sub 11371  df-neg 11372  df-nn 12167  df-2 12236  df-3 12237  df-4 12238  df-5 12239  df-6 12240  df-7 12241  df-8 12242  df-9 12243  df-n0 12430  df-xnn0 12503  df-z 12517  df-dec 12637  df-uz 12781  df-xadd 13056  df-fz 13454  df-fzo 13601  df-seq 13956  df-hash 14285  df-struct 17109  df-sets 17126  df-slot 17144  df-ndx 17156  df-base 17172  df-ress 17193  df-plusg 17225  df-mulr 17226  df-sca 17228  df-vsca 17229  df-ip 17230  df-tset 17231  df-ple 17232  df-ocomp 17233  df-ds 17234  df-hom 17236  df-cco 17237  df-0g 17396  df-gsum 17397  df-prds 17402  df-pws 17404  df-mre 17540  df-mrc 17541  df-mri 17542  df-acs 17543  df-proset 18252  df-drs 18253  df-poset 18271  df-ipo 18486  df-mgm 18600  df-sgrp 18679  df-mnd 18695  df-mhm 18743  df-submnd 18744  df-grp 18904  df-minusg 18905  df-sbg 18906  df-mulg 19036  df-subg 19091  df-ghm 19180  df-cntz 19284  df-lsm 19603  df-cmn 19749  df-abl 19750  df-mgp 20114  df-rng 20126  df-ur 20155  df-ring 20208  df-cring 20209  df-oppr 20309  df-dvdsr 20329  df-unit 20330  df-invr 20360  df-nzr 20486  df-subrg 20543  df-rlreg 20667  df-domn 20668  df-idom 20669  df-drng 20704  df-field 20705  df-lmod 20853  df-lss 20923  df-lsp 20963  df-lmhm 21013  df-lmim 21014  df-lbs 21066  df-lvec 21094  df-sra 21164  df-rgmod 21165  df-dsmm 21708  df-frlm 21723  df-uvc 21759  df-lindf 21782  df-linds 21783  df-assa 21829  df-dim 33793
This theorem is referenced by:  fldextrspunfld  33869
  Copyright terms: Public domain W3C validator