Theorem assalactf1o 33991

Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 33990. (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 21989	. . . 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 21204	. . 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 20786	. . . 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 33990	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17		assaring 21990	. . . . . . 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 20341	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
23	22	ralrimiva 3155	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
24	18	ringgrpd 20323	. . . . . . . 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 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (-g‘𝐴) = (-g‘𝐴)
30	1, 29, 25, 26, 27	grpsubcld 33327	. . . . . . . 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 20389	. . . . . . . . 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 20341	. . . . . . . . . 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 2761	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (0g‘𝐴) = (0g‘𝐴)
38	1, 37, 29	grpsubeq0 19091	. . . . . . . . . . 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 1398	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g‘𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g‘𝐴))
41	33, 40	eqtrd 2796	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g‘𝐴)𝑦)) = (0g‘𝐴))
42	12, 1, 10, 37	rrgeq0i 20783	. . . . . . . . 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 19091	. . . . . . . 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 1398	. . . . . 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 3206	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51		oveq2 7418	. . . 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 33989	1 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝐵–1-1-onto→𝐵)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   ∧ w3a 1101   = wceq 1568   ∈ wcel 2141  ∀wral 3077   ↦ cmpt 5191  –1-1→wf1 6533  –1-1-onto→wf1o 6535  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℕ₀cn0 12503  Basecbs 17268  ._rcmulr 17310  Scalarcsca 17312  0_gc0g 17491  Grpcgrp 18999  -_gcsg 19001  Ringcrg 20314  RLRegcrlreg 20775  DivRingcdr 20812  LModclmod 20960  LVecclvec 21202  AssAlgcasa 21979  dimcldim 33955

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1823  ax-4 1837  ax-5 1938  ax-6 1995  ax-7 2036  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5237  ax-sep 5256  ax-nul 5268  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-reg 9553  ax-inf2 9609  ax-ac2 10446  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1571  df-fal 1581  df-ex 1808  df-nf 1812  df-sb 2095  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  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 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  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 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-rpss 7720  df-om 7862  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-supp 8156  df-tpos 8221  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8452  df-2o 8453  df-oadd 8456  df-er 8693  df-map 8825  df-ixp 8895  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-fin 8946  df-fsupp 9321  df-sup 9401  df-oi 9471  df-r1 9735  df-rank 9736  df-dju 9886  df-card 9924  df-acn 9927  df-ac 10099  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-4 12304  df-5 12305  df-6 12306  df-7 12307  df-8 12308  df-9 12309  df-n0 12504  df-xnn0 12577  df-z 12591  df-dec 12711  df-uz 12862  df-xadd 13137  df-fz 13535  df-fzo 13683  df-seq 14038  df-hash 14367  df-struct 17206  df-sets 17223  df-slot 17241  df-ndx 17253  df-base 17269  df-ress 17290  df-plusg 17322  df-mulr 17323  df-sca 17325  df-vsca 17326  df-ip 17327  df-tset 17328  df-ple 17329  df-ocomp 17330  df-ds 17331  df-hom 17333  df-cco 17334  df-0g 17493  df-gsum 17494  df-prds 17499  df-pws 17501  df-mre 17637  df-mrc 17638  df-mri 17639  df-acs 17640  df-proset 18349  df-drs 18350  df-poset 18368  df-ipo 18583  df-mgm 18697  df-sgrp 18776  df-mnd 18792  df-mhm 18840  df-submnd 18841  df-grp 19002  df-minusg 19003  df-sbg 19004  df-mulg 19133  df-subg 19188  df-ghm 19283  df-cntz 19386  df-lsm 19705  df-cmn 19851  df-abl 19852  df-mgp 20216  df-rng 20230  df-ur 20263  df-ring 20316  df-oppr 20418  df-dvdsr 20438  df-unit 20439  df-invr 20469  df-nzr 20595  df-subrg 20654  df-rlreg 20778  df-drng 20814  df-lmod 20962  df-lss 21032  df-lsp 21072  df-lmhm 21122  df-lmim 21123  df-lbs 21175  df-lvec 21203  df-sra 21273  df-rgmod 21274  df-dsmm 21861  df-frlm 21876  df-uvc 21912  df-lindf 21935  df-linds 21936  df-assa 21982  df-dim 33956

This theorem is referenced by:  assarrginv  33992