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 33775
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 20665 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
3 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝐴) = (Base‘𝐴)
4 eqid 2737 . . . . . . 7 (Unit‘𝐴) = (Unit‘𝐴)
53, 4unitss 20316 . . . . . 6 (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴)
65a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (Unit‘𝐴) ⊆ (Base‘𝐴))
7 eqid 2737 . . . . . . 7 (0g𝐴) = (0g𝐴)
81idomdomd 20663 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ Domn)
9 domnnzr 20643 . . . . . . . . 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 33302 . . . . . 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 4745 . . . . 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 3914 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐴))
30 eldifsni 4747 . . . . . . 7 (𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
3128, 30syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ≠ (0g𝐴))
323, 19, 7domnrrg 20650 . . . . . 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 33774 . . . 4 ((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})) → 𝑥 ∈ (Unit‘𝐴))
3518, 34eqelssd 3956 . . 3 (𝜑 → (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)}))
363, 4, 7isdrng 20670 . . 3 (𝐴 ∈ DivRing ↔ (𝐴 ∈ Ring ∧ (Unit‘𝐴) = ((Base‘𝐴) ∖ {(0g𝐴)})))
372, 35, 36sylanbrc 584 . 2 (𝜑𝐴 ∈ DivRing)
381idomcringd 20664 . 2 (𝜑𝐴 ∈ CRing)
39 isfld 20677 . 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 3899  wss 3902  {csn 4581  cfv 6493  0cn0 12405  Basecbs 17140  Scalarcsca 17184  0gc0g 17363  Ringcrg 20172  CRingccrg 20173  Unitcui 20295  NzRingcnzr 20449  RLRegcrlreg 20628  Domncdomn 20629  IDomncidom 20630  DivRingcdr 20666  Fieldcfield 20667  AssAlgcasa 21809  dimcldim 33736
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 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-reg 9501  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 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 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-rpss 7670  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-tpos 8170  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-map 8769  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-sup 9349  df-oi 9419  df-r1 9680  df-rank 9681  df-dju 9817  df-card 9855  df-acn 9858  df-ac 10030  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-xadd 13031  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-seq 13929  df-hash 14258  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ocomp 17202  df-ds 17203  df-hom 17205  df-cco 17206  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-prds 17371  df-pws 17373  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-mri 17511  df-acs 17512  df-proset 18221  df-drs 18222  df-poset 18240  df-ipo 18455  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-mhm 18712  df-submnd 18713  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-ghm 19146  df-cntz 19250  df-lsm 19569  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-ring 20174  df-cring 20175  df-oppr 20277  df-dvdsr 20297  df-unit 20298  df-invr 20328  df-nzr 20450  df-subrg 20507  df-rlreg 20631  df-domn 20632  df-idom 20633  df-drng 20668  df-field 20669  df-lmod 20817  df-lss 20887  df-lsp 20927  df-lmhm 20978  df-lmim 20979  df-lbs 21031  df-lvec 21059  df-sra 21129  df-rgmod 21130  df-dsmm 21691  df-frlm 21706  df-uvc 21742  df-lindf 21765  df-linds 21766  df-assa 21812  df-dim 33737
This theorem is referenced by:  fldextrspunfld  33814
  Copyright terms: Public domain W3C validator