Theorem assalactf1o 33942

Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 33941. (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
lactlmhm.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
lactlmhm.m	⊢ · = (.r‘𝐴)
lactlmhm.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
lactlmhm.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ AssAlg)
assalactf1o.1	⊢ 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
assalactf1o.k	⊢ 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
assalactf1o.2	⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ DivRing)
assalactf1o.3	⊢ (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
assalactf1o.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐸)

Assertion

Ref	Expression
assalactf1o	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1-onto→𝐵)

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lactlmhm.b	. 2 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐴)
2		lactlmhm.a	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ AssAlg)
3		assalmod 21970	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ LMod)
4	2, 3	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ LMod)
5		assalactf1o.2	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐾 ∈ DivRing)
6		assalactf1o.k	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
7	6	islvec 21194	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ LVec ↔ (𝐴 ∈ LMod ∧ 𝐾 ∈ DivRing))
8	4, 5, 7	sylanbrc 594	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ LVec)
9		assalactf1o.3	. 2 ⊢ (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
10		lactlmhm.m	. . 3 ⊢ · = (.r‘𝐴)
11		lactlmhm.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
12		assalactf1o.1	. . . . 5 ⊢ 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
13	12, 1	rrgss 20778	. . . 4 ⊢ 𝐸 ⊆ 𝐵
14		assalactf1o.c	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐸)
15	13, 14	sselid 3937	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
16	1, 10, 11, 2, 15	lactlmhm 33941	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17		assaring 21971	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ Ring)
18	2, 17	syl 18	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Ring)
19	18	adantr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
20	15	adantr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐶 ∈ 𝐵)
21		simpr 489	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐵)
22	1, 10, 19, 20, 21	ringcld 20333	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
23	22	ralrimiva 3157	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
24	18	ringgrpd 20315	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ Grp)
25	24	ad3antrrr 742	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Grp)
26	21	ad2antrr 738	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 ∈ 𝐵)
27		simplr 780	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
28	14	ad3antrrr 742	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶 ∈ 𝐸)
29		eqid 2765	. . . . . . . . 9 ⊢ (-g‘𝐴) = (-g‘𝐴)
30	1, 29, 25, 26, 27	grpsubcld 33274	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵)
31	18	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Ring)
32	15	ad3antrrr 742	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
33	1, 10, 29, 31, 32, 26, 27	ringsubdi 20381	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)))
34	22	ad2antrr 738	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
35	1, 10, 31, 32, 27	ringcld 20333	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵)
36		simpr 489	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
37		eqid 2765	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
38	1, 37, 29	grpsubeq0 19083	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) → (((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴) ↔ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)))
39	38	biimpar 482	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
40	25, 34, 35, 36, 39	syl31anc 1396	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
41	33, 40	eqtrd 2800	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴))
42	12, 1, 10, 37	rrgeq0i 20775	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐶 ∈ 𝐸 ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴)))
43	42	imp 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐶 ∈ 𝐸 ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴))
44	28, 30, 41, 43	syl21anc 850	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴))
45	1, 37, 29	grpsubeq0 19083	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴) ↔ 𝑥 = 𝑦))
46	45	biimpa 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴)) → 𝑥 = 𝑦)
47	25, 26, 27, 44, 46	syl31anc 1396	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)
48	47	ex 417	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
49	48	anasss 471	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
50	49	ralrimivva 3208	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51		oveq2 7408	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
52	11, 51	f1mpt 7249	. . 3 ⊢ (𝐹:𝐵–1-1→𝐵 ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
53	23, 50, 52	sylanbrc 594	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1→𝐵)
54	1, 8, 9, 16, 53	lvecendof1f1o 33940	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1-onto→𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1563   ∈ wcel 2145  ∀wral 3079   ↦ cmpt 5186  –1-1→wf1 6522  –1-1-onto→wf1o 6524  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  ℕ₀cn0 12495  Basecbs 17259  ._rcmulr 17301  Scalarcsca 17303  0_gc0g 17482  Grpcgrp 18990  -_gcsg 18992  Ringcrg 20306  RLRegcrlreg 20767  DivRingcdr 20804  LModclmod 20950  LVecclvec 21192  AssAlgcasa 21960  dimcldim 33906

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-reg 9542  ax-inf2 9598  ax-ac2 10435  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-tp 4590  df-op 4592  df-uni 4869  df-int 4909  df-iun 4954  df-iin 4955  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-se 5606  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-isom 6534  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-of 7664  df-rpss 7710  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-supp 8145  df-tpos 8210  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-1o 8441  df-2o 8442  df-oadd 8445  df-er 8682  df-map 8814  df-ixp 8884  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-fin 8935  df-fsupp 9310  df-sup 9390  df-oi 9460  df-r1 9724  df-rank 9725  df-dju 9875  df-card 9913  df-acn 9916  df-ac 10088  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-nn 12225  df-2 12294  df-3 12295  df-4 12296  df-5 12297  df-6 12298  df-7 12299  df-8 12300  df-9 12301  df-n0 12496  df-xnn0 12569  df-z 12583  df-dec 12703  df-uz 12854  df-xadd 13129  df-fz 13527  df-fzo 13674  df-seq 14029  df-hash 14358  df-struct 17197  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-mulr 17314  df-sca 17316  df-vsca 17317  df-ip 17318  df-tset 17319  df-ple 17320  df-ocomp 17321  df-ds 17322  df-hom 17324  df-cco 17325  df-0g 17484  df-gsum 17485  df-prds 17490  df-pws 17492  df-mre 17628  df-mrc 17629  df-mri 17630  df-acs 17631  df-proset 18340  df-drs 18341  df-poset 18359  df-ipo 18574  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-mhm 18831  df-submnd 18832  df-grp 18993  df-minusg 18994  df-sbg 18995  df-mulg 19125  df-subg 19180  df-ghm 19275  df-cntz 19378  df-lsm 19697  df-cmn 19843  df-abl 19844  df-mgp 20208  df-rng 20222  df-ur 20255  df-ring 20308  df-oppr 20410  df-dvdsr 20430  df-unit 20431  df-invr 20461  df-nzr 20587  df-subrg 20646  df-rlreg 20770  df-drng 20806  df-lmod 20952  df-lss 21022  df-lsp 21062  df-lmhm 21112  df-lmim 21113  df-lbs 21165  df-lvec 21193  df-sra 21263  df-rgmod 21264  df-dsmm 21842  df-frlm 21857  df-uvc 21893  df-lindf 21916  df-linds 21917  df-assa 21963  df-dim 33907

This theorem is referenced by:  assarrginv  33943