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 34337
Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 34336. (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⟶1-1onto𝐵)
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 (𝜑 → 𝐴 ∈ AssAlg)
3 assalmod 22198 . . . 4 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ LMod)
42, 3syl 18 . . 3 (𝜑 → 𝐴 ∈ LMod)
5 assalactf1o.2 . . 3 (𝜑 → 𝐾 ∈ DivRing)
6 assalactf1o.k . . . 4 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
76islvec 21409 . . 3 (𝐴 ∈ LVec ↔ (𝐴 ∈ LMod ∧ 𝐾 ∈ DivRing))
84, 5, 7sylanbrc 595 . 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)
1312, 1rrgss 20984 . . . 4 𝐸 ⊆ 𝐵
14 assalactf1o.c . . . 4 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐸)
1513, 14sselid 3911 . . 3 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
161, 10, 11, 2, 15lactlmhm 34336 . 2 (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17 assaring 22199 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ Ring)
182, 17syl 18 . . . . . 6 (𝜑 → 𝐴 ∈ Ring)
1918adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
2015adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐶 ∈ 𝐵)
21 simpr 490 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐵)
221, 10, 19, 20, 21ringcld 20514 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2322ralrimiva 3158 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2418ringgrpd 20499 . . . . . . . 8 (𝜑 → 𝐴 ∈ Grp)
2524ad3antrrr 743 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Grp)
2621ad2antrr 739 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 ∈ 𝐵)
27 simplr 781 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
2814ad3antrrr 743 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶 ∈ 𝐸)
29 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (-g‘𝐴) = (-g‘𝐴)
301, 29, 25, 26, 27grpsubcld 33672 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵)
3118ad3antrrr 743 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Ring)
3215ad3antrrr 743 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶 ∈ 𝐵)
331, 10, 29, 31, 32, 26, 27ringsubdi 20568 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)))
3422ad2antrr 739 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
351, 10, 31, 32, 27ringcld 20514 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵)
36 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
37 eqid 2763 . . . . . . . . . . . 12 (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
381, 37, 29grpsubeq0 19265 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) → (((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴) ↔ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)))
3938biimpar 483 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
4025, 34, 35, 36, 39syl31anc 1401 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
4133, 40eqtrd 2798 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴))
4212, 1, 10, 37rrgeq0i 20981 . . . . . . . . 9 ((𝐶 ∈ 𝐸 ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴)))
4342imp 412 . . . . . . . 8 (((𝐶 ∈ 𝐸 ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴))
4428, 30, 41, 43syl21anc 851 . . . . . . 7 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴))
451, 37, 29grpsubeq0 19265 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4645biimpa 482 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥(-g‘𝐴)𝑦) = (0g‘𝐴)) → 𝑥 = 𝑦)
4725, 26, 27, 44, 46syl31anc 1401 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)
4847ex 418 . . . . 5 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
4948anasss 472 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
5049ralrimivva 3209 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51 oveq2 7451 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
5211, 51f1mpt 7288 . . 3 (𝐹:𝐵⟶1-1𝐵 ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
5323, 50, 52sylanbrc 595 . 2 (𝜑 → 𝐹:𝐵⟶1-1𝐵)
541, 8, 9, 16, 53lvecendof1f1o 34335 1 (𝜑 → 𝐹:𝐵⟶1-1onto𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2147  ∀wral 3080   ↦ cmpt 5189  ⟶1-1wf1 6555  ⟶1-1ontowf1o 6557  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  ℕ0cn0 12633  Basecbs 17416  .rcmulr 17458  Scalarcsca 17460  0gc0g 17639  Grpcgrp 19173  -gcsg 19175  Ringcrg 20489  RLRegcrlreg 20973  DivRingcdr 21010  LModclmod 21165  LVecclvec 21407  AssAlgcasa 22188  dimcldim 34301
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-inf2 9669  ax-ac2 10568  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-iin 4957  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-isom 6567  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-of 7717  df-rpss 7763  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-supp 8205  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-2o 8505  df-oadd 8508  df-er 8745  df-map 8877  df-ixp 8954  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fsupp 9382  df-sup 9461  df-oi 9531  df-dju 10009  df-card 10047  df-acn 10050  df-ac 10222  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-xnn0 12707  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-xadd 13269  df-fz 13667  df-fzo 13816  df-seq 14172  df-hash 14502  df-struct 17354  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ocomp 17478  df-ds 17479  df-hom 17481  df-cco 17482  df-0g 17641  df-gsum 17642  df-prds 17647  df-pws 17649  df-mre 17785  df-mrc 17786  df-mri 17787  df-acs 17788  df-proset 18497  df-drs 18498  df-poset 18516  df-ipo 18731  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-mhm 19007  df-submnd 19008  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-mulg 19307  df-subg 19362  df-ghm 19457  df-cntz 19561  df-lsm 19880  df-cmn 20026  df-abl 20027  df-mgp 20391  df-rng 20405  df-ur 20438  df-ring 20491  df-oppr 20597  df-dvdsr 20617  df-unit 20618  df-invr 20648  df-nzr 20793  df-subrg 20852  df-rlreg 20976  df-drng 21012  df-lmod 21167  df-lss 21237  df-lsp 21277  df-lmhm 21327  df-lmim 21328  df-lbs 21380  df-lvec 21408  df-sra 21478  df-rgmod 21479  df-dsmm 22068  df-frlm 22083  df-uvc 22119  df-lindf 22142  df-linds 22143  df-assa 22191  df-dim 34302
This theorem is used by:  assarrginv  34338
  Copyright terms: Public domain W3C validator