Theorem assalactf1o 34034

Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 34033. (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 22021	. . . 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 21236	. . 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 20812	. . . 4 ⊢ 𝐸 ⊆ 𝐵
14		assalactf1o.c	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐸)
15	13, 14	sselid 3934	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ 𝐵)
16	1, 10, 11, 2, 15	lactlmhm 34033	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17		assaring 22022	. . . . . . 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 20345	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
23	22	ralrimiva 3156	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
24	18	ringgrpd 20330	. . . . . . . 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 2762	. . . . . . . . 9 ⊢ (-g‘𝐴) = (-g‘𝐴)
30	1, 29, 25, 26, 27	grpsubcld 33370	. . . . . . . 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 20397	. . . . . . . . 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 20345	. . . . . . . . . 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 2762	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
38	1, 37, 29	grpsubeq0 19098	. . . . . . . . . . 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 1399	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
41	33, 40	eqtrd 2797	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴))
42	12, 1, 10, 37	rrgeq0i 20809	. . . . . . . . 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 19098	. . . . . . . 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 1399	. . . . . 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 3207	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51		oveq2 7420	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
52	11, 51	f1mpt 7259	. . 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 34032	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1-onto→𝐵)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1102   = wceq 1569   ∈ wcel 2142  ∀wral 3078   ↦ cmpt 5191  –1-1→wf1 6533  –1-1-onto→wf1o 6535  ‘cfv 6536  (class class class)co 7412  ℕ₀cn0 12510  Basecbs 17275  ._rcmulr 17317  Scalarcsca 17319  0_gc0g 17498  Grpcgrp 19006  -_gcsg 19008  Ringcrg 20321  RLRegcrlreg 20801  DivRingcdr 20838  LModclmod 20992  LVecclvec 21234  AssAlgcasa 22011  dimcldim 33998

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1824  ax-4 1838  ax-5 1939  ax-6 1996  ax-7 2037  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5335  ax-pr 5403  ax-un 7734  ax-reg 9552  ax-inf2 9608  ax-ac2 10453  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1103  df-3an 1104  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1809  df-nf 1813  df-sb 2096  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 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3456  df-sbc 3744  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4487  df-pw 4563  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4595  df-uni 4872  df-int 4912  df-iun 4957  df-iin 4958  df-br 5109  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5555  df-eprel 5560  df-po 5568  df-so 5569  df-fr 5613  df-se 5614  df-we 5615  df-xp 5666  df-rel 5667  df-cnv 5668  df-co 5669  df-dm 5670  df-rn 5671  df-res 5672  df-ima 5673  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-of 7676  df-rpss 7722  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-supp 8155  df-tpos 8220  df-frecs 8276  df-wrecs 8307  df-recs 8356  df-rdg 8395  df-1o 8451  df-2o 8452  df-oadd 8455  df-er 8692  df-map 8824  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9320  df-sup 9400  df-oi 9470  df-r1 9734  df-rank 9735  df-scott 9856  df-dju 9894  df-card 9932  df-acn 9935  df-ac 10107  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11449  df-neg 11450  df-nn 12240  df-2 12309  df-3 12310  df-4 12311  df-5 12312  df-6 12313  df-7 12314  df-8 12315  df-9 12316  df-n0 12511  df-xnn0 12584  df-z 12598  df-dec 12718  df-uz 12869  df-xadd 13144  df-fz 13542  df-fzo 13690  df-seq 14045  df-hash 14374  df-struct 17213  df-sets 17230  df-slot 17248  df-ndx 17260  df-base 17276  df-ress 17297  df-plusg 17329  df-mulr 17330  df-sca 17332  df-vsca 17333  df-ip 17334  df-tset 17335  df-ple 17336  df-ocomp 17337  df-ds 17338  df-hom 17340  df-cco 17341  df-0g 17500  df-gsum 17501  df-prds 17506  df-pws 17508  df-mre 17644  df-mrc 17645  df-mri 17646  df-acs 17647  df-proset 18356  df-drs 18357  df-poset 18375  df-ipo 18590  df-mgm 18704  df-sgrp 18783  df-mnd 18799  df-mhm 18847  df-submnd 18848  df-grp 19009  df-minusg 19010  df-sbg 19011  df-mulg 19140  df-subg 19195  df-ghm 19290  df-cntz 19393  df-lsm 19712  df-cmn 19858  df-abl 19859  df-mgp 20223  df-rng 20237  df-ur 20270  df-ring 20323  df-oppr 20426  df-dvdsr 20446  df-unit 20447  df-invr 20477  df-nzr 20621  df-subrg 20680  df-rlreg 20804  df-drng 20840  df-lmod 20994  df-lss 21064  df-lsp 21104  df-lmhm 21154  df-lmim 21155  df-lbs 21207  df-lvec 21235  df-sra 21305  df-rgmod 21306  df-dsmm 21893  df-frlm 21908  df-uvc 21944  df-lindf 21967  df-linds 21968  df-assa 22014  df-dim 33999

This theorem is used by:  assarrginv  34035