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 33812
Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 33811. (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 21827 . . . 4 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ LMod)
42, 3syl 17 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ LMod)
5 assalactf1o.2 . . 3 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
6 assalactf1o.k . . . 4 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
76islvec 21068 . . 3 (𝐴 ∈ LVec ↔ (𝐴 ∈ LMod ∧ 𝐾 ∈ DivRing))
84, 5, 7sylanbrc 584 . 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 20647 . . . 4 𝐸𝐵
14 assalactf1o.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐸)
1513, 14sselid 3933 . . 3 (𝜑𝐶𝐵)
161, 10, 11, 2, 15lactlmhm 33811 . 2 (𝜑𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17 assaring 21828 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ Ring)
182, 17syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
1918adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
2015adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐶𝐵)
21 simpr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝑥𝐵)
221, 10, 19, 20, 21ringcld 20207 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2322ralrimiva 3130 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2418ringgrpd 20189 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ Grp)
2524ad3antrrr 731 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Grp)
2621ad2antrr 727 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥𝐵)
27 simplr 769 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑦𝐵)
2814ad3antrrr 731 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐸)
29 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (-g𝐴) = (-g𝐴)
301, 29, 25, 26, 27grpsubcld 33133 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵)
3118ad3antrrr 731 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Ring)
3215ad3antrrr 731 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐵)
331, 10, 29, 31, 32, 26, 27ringsubdi 20254 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)))
3422ad2antrr 727 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
351, 10, 31, 32, 27ringcld 20207 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵)
36 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
37 eqid 2737 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐴) = (0g𝐴)
381, 37, 29grpsubeq0 18968 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) → (((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴) ↔ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)))
3938biimpar 477 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4025, 34, 35, 36, 39syl31anc 1376 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4133, 40eqtrd 2772 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴))
4212, 1, 10, 37rrgeq0i 20644 . . . . . . . . 9 ((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)))
4342imp 406 . . . . . . . 8 (((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
4428, 30, 41, 43syl21anc 838 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
451, 37, 29grpsubeq0 18968 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) → ((𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4645biimpa 476 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)) → 𝑥 = 𝑦)
4725, 26, 27, 44, 46syl31anc 1376 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)
4847ex 412 . . . . 5 (((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
4948anasss 466 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
5049ralrimivva 3181 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51 oveq2 7376 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
5211, 51f1mpt 7217 . . 3 (𝐹:𝐵1-1𝐵 ↔ (∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
5323, 50, 52sylanbrc 584 . 2 (𝜑𝐹:𝐵1-1𝐵)
541, 8, 9, 16, 53lvecendof1f1o 33810 1 (𝜑𝐹:𝐵1-1-onto𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  cmpt 5181  1-1wf1 6497  1-1-ontowf1o 6499  cfv 6500  (class class class)co 7368  0cn0 12413  Basecbs 17148  .rcmulr 17190  Scalarcsca 17192  0gc0g 17371  Grpcgrp 18875  -gcsg 18877  Ringcrg 20180  RLRegcrlreg 20636  DivRingcdr 20674  LModclmod 20823  LVecclvec 21066  AssAlgcasa 21817  dimcldim 33775
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 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-reg 9509  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 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-tp 4587  df-op 4589  df-uni 4866  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-se 5586  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-isom 6509  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-of 7632  df-rpss 7678  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-supp 8113  df-tpos 8178  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-1o 8407  df-2o 8408  df-oadd 8411  df-er 8645  df-map 8777  df-ixp 8848  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-fin 8899  df-fsupp 9277  df-sup 9357  df-oi 9427  df-r1 9688  df-rank 9689  df-dju 9825  df-card 9863  df-acn 9866  df-ac 10038  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-4 12222  df-5 12223  df-6 12224  df-7 12225  df-8 12226  df-9 12227  df-n0 12414  df-xnn0 12487  df-z 12501  df-dec 12620  df-uz 12764  df-xadd 13039  df-fz 13436  df-fzo 13583  df-seq 13937  df-hash 14266  df-struct 17086  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-ress 17170  df-plusg 17202  df-mulr 17203  df-sca 17205  df-vsca 17206  df-ip 17207  df-tset 17208  df-ple 17209  df-ocomp 17210  df-ds 17211  df-hom 17213  df-cco 17214  df-0g 17373  df-gsum 17374  df-prds 17379  df-pws 17381  df-mre 17517  df-mrc 17518  df-mri 17519  df-acs 17520  df-proset 18229  df-drs 18230  df-poset 18248  df-ipo 18463  df-mgm 18577  df-sgrp 18656  df-mnd 18672  df-mhm 18720  df-submnd 18721  df-grp 18878  df-minusg 18879  df-sbg 18880  df-mulg 19010  df-subg 19065  df-ghm 19154  df-cntz 19258  df-lsm 19577  df-cmn 19723  df-abl 19724  df-mgp 20088  df-rng 20100  df-ur 20129  df-ring 20182  df-oppr 20285  df-dvdsr 20305  df-unit 20306  df-invr 20336  df-nzr 20458  df-subrg 20515  df-rlreg 20639  df-drng 20676  df-lmod 20825  df-lss 20895  df-lsp 20935  df-lmhm 20986  df-lmim 20987  df-lbs 21039  df-lvec 21067  df-sra 21137  df-rgmod 21138  df-dsmm 21699  df-frlm 21714  df-uvc 21750  df-lindf 21773  df-linds 21774  df-assa 21820  df-dim 33776
This theorem is referenced by:  assarrginv  33813
  Copyright terms: Public domain W3C validator