Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  assalactf1o Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem assalactf1o 34147
Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 34146. (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
lactlmhm.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
lactlmhm.m · = (.r𝐴)
lactlmhm.f 𝐹 = (𝑥𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
lactlmhm.a (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
assalactf1o.1 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
assalactf1o.k 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
assalactf1o.2 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
assalactf1o.3 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
assalactf1o.c (𝜑𝐶𝐸)
Assertion
Ref Expression
assalactf1o (𝜑𝐹:𝐵1-1-onto𝐵)
Distinct variable groups:   𝑥, ·   𝑥,𝐴   𝑥,𝐵   𝑥,𝐶   𝜑,𝑥
Allowed substitution hints:   𝐸(𝑥)   𝐹(𝑥)   𝐾(𝑥)

Proof of Theorem assalactf1o
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lactlmhm.b . 2 𝐵 = (Base‘𝐴)
2 lactlmhm.a . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
3 assalmod 22079 . . . 4 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ LMod)
42, 3syl 18 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ LMod)
5 assalactf1o.2 . . 3 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
6 assalactf1o.k . . . 4 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
76islvec 21292 . . 3 (𝐴 ∈ LVec ↔ (𝐴 ∈ LMod ∧ 𝐾 ∈ DivRing))
84, 5, 7sylanbrc 595 . 2 (𝜑𝐴 ∈ LVec)
9 assalactf1o.3 . 2 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
10 lactlmhm.m . . 3 · = (.r𝐴)
11 lactlmhm.f . . 3 𝐹 = (𝑥𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
12 assalactf1o.1 . . . . 5 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
1312, 1rrgss 20868 . . . 4 𝐸𝐵
14 assalactf1o.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐸)
1513, 14sselid 3932 . . 3 (𝜑𝐶𝐵)
161, 10, 11, 2, 15lactlmhm 34146 . 2 (𝜑𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17 assaring 22080 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ Ring)
182, 17syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
1918adantr 486 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
2015adantr 486 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐶𝐵)
21 simpr 490 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝑥𝐵)
221, 10, 19, 20, 21ringcld 20400 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2322ralrimiva 3156 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2418ringgrpd 20385 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ Grp)
2524ad3antrrr 743 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Grp)
2621ad2antrr 739 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥𝐵)
27 simplr 781 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑦𝐵)
2814ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐸)
29 eqid 2762 . . . . . . . . 9 (-g𝐴) = (-g𝐴)
301, 29, 25, 26, 27grpsubcld 33483 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵)
3118ad3antrrr 743 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Ring)
3215ad3antrrr 743 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐵)
331, 10, 29, 31, 32, 26, 27ringsubdi 20453 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)))
3422ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
351, 10, 31, 32, 27ringcld 20400 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵)
36 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
37 eqid 2762 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐴) = (0g𝐴)
381, 37, 29grpsubeq0 19153 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) → (((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴) ↔ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)))
3938biimpar 483 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4025, 34, 35, 36, 39syl31anc 1400 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4133, 40eqtrd 2797 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴))
4212, 1, 10, 37rrgeq0i 20865 . . . . . . . . 9 ((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)))
4342imp 412 . . . . . . . 8 (((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
4428, 30, 41, 43syl21anc 851 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
451, 37, 29grpsubeq0 19153 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) → ((𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4645biimpa 482 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)) → 𝑥 = 𝑦)
4725, 26, 27, 44, 46syl31anc 1400 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)
4847ex 418 . . . . 5 (((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
4948anasss 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
5049ralrimivva 3207 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51 oveq2 7424 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
5211, 51f1mpt 7261 . . 3 (𝐹:𝐵1-1𝐵 ↔ (∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
5323, 50, 52sylanbrc 595 . 2 (𝜑𝐹:𝐵1-1𝐵)
541, 8, 9, 16, 53lvecendof1f1o 34145 1 (𝜑𝐹:𝐵1-1-onto𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2145  wral 3078  cmpt 5190  1-1wf1 6534  1-1-ontowf1o 6536  cfv 6537  (class class class)co 7416  0cn0 12531  Basecbs 17305  .rcmulr 17347  Scalarcsca 17349  0gc0g 17528  Grpcgrp 19061  -gcsg 19063  Ringcrg 20376  RLRegcrlreg 20857  DivRingcdr 20894  LModclmod 21048  LVecclvec 21290  AssAlgcasa 22069  dimcldim 34111
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-rep 5236  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-reg 9567  ax-inf2 9623  ax-ac2 10468  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-tp 4592  df-op 4594  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-se 5613  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-isom 6546  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7681  df-rpss 7727  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-tpos 8227  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-1o 8458  df-2o 8459  df-oadd 8462  df-er 8699  df-map 8831  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9335  df-sup 9415  df-oi 9485  df-r1 9749  df-rank 9750  df-scott 9871  df-dju 9909  df-card 9947  df-acn 9950  df-ac 10122  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-nn 12261  df-2 12330  df-3 12331  df-4 12332  df-5 12333  df-6 12334  df-7 12335  df-8 12336  df-9 12337  df-n0 12532  df-xnn0 12605  df-z 12619  df-dec 12740  df-uz 12891  df-xadd 13166  df-fz 13564  df-fzo 13712  df-seq 14068  df-hash 14397  df-struct 17243  df-sets 17260  df-slot 17278  df-ndx 17290  df-base 17306  df-ress 17327  df-plusg 17359  df-mulr 17360  df-sca 17362  df-vsca 17363  df-ip 17364  df-tset 17365  df-ple 17366  df-ocomp 17367  df-ds 17368  df-hom 17370  df-cco 17371  df-0g 17530  df-gsum 17531  df-prds 17536  df-pws 17538  df-mre 17674  df-mrc 17675  df-mri 17676  df-acs 17677  df-proset 18386  df-drs 18387  df-poset 18405  df-ipo 18620  df-mgm 18734  df-sgrp 18825  df-mnd 18841  df-mhm 18895  df-submnd 18896  df-grp 19064  df-minusg 19065  df-sbg 19066  df-mulg 19195  df-subg 19250  df-ghm 19345  df-cntz 19448  df-lsm 19767  df-cmn 19913  df-abl 19914  df-mgp 20278  df-rng 20292  df-ur 20325  df-ring 20378  df-oppr 20482  df-dvdsr 20502  df-unit 20503  df-invr 20533  df-nzr 20677  df-subrg 20736  df-rlreg 20860  df-drng 20896  df-lmod 21050  df-lss 21120  df-lsp 21160  df-lmhm 21210  df-lmim 21211  df-lbs 21263  df-lvec 21291  df-sra 21361  df-rgmod 21362  df-dsmm 21949  df-frlm 21964  df-uvc 22000  df-lindf 22023  df-linds 22024  df-assa 22072  df-dim 34112
This theorem is used by:  assarrginv  34148
  Copyright terms: Public domain W3C validator