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 34201
Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 34200. (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.
StepHypRef Expression
1 lactlmhm.b . 2 𝐵 = (Base‘𝐴)
2 lactlmhm.a . . . 4 (𝜑 → 𝐴 ∈ AssAlg)
3 assalmod 22130 . . . 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 21341 . . 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 20916 . . . 4 𝐸 ⊆ 𝐵
14 assalactf1o.c . . . 4 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐸)
1513, 14sselid 3928 . . 3 (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
161, 10, 11, 2, 15lactlmhm 34200 . 2 (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17 assaring 22131 . . . . . . 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 20446 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2322ralrimiva 3154 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2418ringgrpd 20431 . . . . . . . 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 2760 . . . . . . . . 9 (-g‘𝐴) = (-g‘𝐴)
301, 29, 25, 26, 27grpsubcld 33536 . . . . . . . 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 20500 . . . . . . . . 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 20446 . . . . . . . . . 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 2760 . . . . . . . . . . . 12 (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
381, 37, 29grpsubeq0 19198 . . . . . . . . . . 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 1400 . . . . . . . . 9 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
4133, 40eqtrd 2795 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴))
4212, 1, 10, 37rrgeq0i 20913 . . . . . . . . 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 19198 . . . . . . . 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 1400 . . . . . 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 3205 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51 oveq2 7416 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
5211, 51f1mpt 7253 . . 3 (𝐹:𝐵–1-1→𝐵 ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
5323, 50, 52sylanbrc 595 . 2 (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1→𝐵)
541, 8, 9, 16, 53lvecendof1f1o 34199 1 (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1-onto→𝐵)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3076   ↦ cmpt 5185  –1-1→wf1 6524  –1-1-onto→wf1o 6526  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  ℕ0cn0 12576  Basecbs 17349  .rcmulr 17391  Scalarcsca 17393  0gc0g 17572  Grpcgrp 19106  -gcsg 19108  Ringcrg 20421  RLRegcrlreg 20905  DivRingcdr 20942  LModclmod 21097  LVecclvec 21339  AssAlgcasa 22120  dimcldim 34165
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 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-reg 9564  ax-inf2 9620  ax-ac2 10513  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249
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 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-se 5601  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-isom 6536  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-of 7676  df-rpss 7722  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8156  df-tpos 8221  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-2o 8455  df-oadd 8458  df-er 8695  df-map 8827  df-ixp 8904  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-fsupp 9332  df-sup 9412  df-oi 9482  df-r1 9746  df-rank 9747  df-scott 9901  df-dju 9954  df-card 9992  df-acn 9995  df-ac 10167  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-nn 12306  df-2 12375  df-3 12376  df-4 12377  df-5 12378  df-6 12379  df-7 12380  df-8 12381  df-9 12382  df-n0 12577  df-xnn0 12650  df-z 12664  df-dec 12785  df-uz 12936  df-xadd 13212  df-fz 13610  df-fzo 13758  df-seq 14114  df-hash 14443  df-struct 17287  df-sets 17304  df-slot 17322  df-ndx 17334  df-base 17350  df-ress 17371  df-plusg 17403  df-mulr 17404  df-sca 17406  df-vsca 17407  df-ip 17408  df-tset 17409  df-ple 17410  df-ocomp 17411  df-ds 17412  df-hom 17414  df-cco 17415  df-0g 17574  df-gsum 17575  df-prds 17580  df-pws 17582  df-mre 17718  df-mrc 17719  df-mri 17720  df-acs 17721  df-proset 18430  df-drs 18431  df-poset 18449  df-ipo 18664  df-mgm 18778  df-sgrp 18870  df-mnd 18886  df-mhm 18940  df-submnd 18941  df-grp 19109  df-minusg 19110  df-sbg 19111  df-mulg 19240  df-subg 19295  df-ghm 19390  df-cntz 19493  df-lsm 19812  df-cmn 19958  df-abl 19959  df-mgp 20323  df-rng 20337  df-ur 20370  df-ring 20423  df-oppr 20529  df-dvdsr 20549  df-unit 20550  df-invr 20580  df-nzr 20725  df-subrg 20784  df-rlreg 20908  df-drng 20944  df-lmod 21099  df-lss 21169  df-lsp 21209  df-lmhm 21259  df-lmim 21260  df-lbs 21312  df-lvec 21340  df-sra 21410  df-rgmod 21411  df-dsmm 22000  df-frlm 22015  df-uvc 22051  df-lindf 22074  df-linds 22075  df-assa 22123  df-dim 34166
This theorem is used by:  assarrginv  34202
  Copyright terms: Public domain W3C validator