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 33773
Description: In an associative algebra 𝐴, left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm 33772. (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
lactlmhm.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
lactlmhm.m · = (.r𝐴)
lactlmhm.f 𝐹 = (𝑥𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
lactlmhm.a (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
assalactf1o.1 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
assalactf1o.k 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
assalactf1o.2 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
assalactf1o.3 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
assalactf1o.c (𝜑𝐶𝐸)
Assertion
Ref Expression
assalactf1o (𝜑𝐹:𝐵1-1-onto𝐵)
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 (𝜑𝐴 ∈ AssAlg)
3 assalmod 21819 . . . 4 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ LMod)
42, 3syl 17 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ LMod)
5 assalactf1o.2 . . 3 (𝜑𝐾 ∈ DivRing)
6 assalactf1o.k . . . 4 𝐾 = (Scalar‘𝐴)
76islvec 21060 . . 3 (𝐴 ∈ LVec ↔ (𝐴 ∈ LMod ∧ 𝐾 ∈ DivRing))
84, 5, 7sylanbrc 584 . 2 (𝜑𝐴 ∈ LVec)
9 assalactf1o.3 . 2 (𝜑 → (dim‘𝐴) ∈ ℕ0)
10 lactlmhm.m . . 3 · = (.r𝐴)
11 lactlmhm.f . . 3 𝐹 = (𝑥𝐵 ↦ (𝐶 · 𝑥))
12 assalactf1o.1 . . . . 5 𝐸 = (RLReg‘𝐴)
1312, 1rrgss 20639 . . . 4 𝐸𝐵
14 assalactf1o.c . . . 4 (𝜑𝐶𝐸)
1513, 14sselid 3932 . . 3 (𝜑𝐶𝐵)
161, 10, 11, 2, 15lactlmhm 33772 . 2 (𝜑𝐹 ∈ (𝐴 LMHom 𝐴))
17 assaring 21820 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ AssAlg → 𝐴 ∈ Ring)
182, 17syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ Ring)
1918adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐴 ∈ Ring)
2015adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝐶𝐵)
21 simpr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝐵) → 𝑥𝐵)
221, 10, 19, 20, 21ringcld 20199 . . . 4 ((𝜑𝑥𝐵) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2322ralrimiva 3129 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
2418ringgrpd 20181 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ Grp)
2524ad3antrrr 731 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Grp)
2621ad2antrr 727 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥𝐵)
27 simplr 769 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑦𝐵)
2814ad3antrrr 731 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐸)
29 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (-g𝐴) = (-g𝐴)
301, 29, 25, 26, 27grpsubcld 33104 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵)
3118ad3antrrr 731 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐴 ∈ Ring)
3215ad3antrrr 731 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝐶𝐵)
331, 10, 29, 31, 32, 26, 27ringsubdi 20246 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)))
3422ad2antrr 727 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵)
351, 10, 31, 32, 27ringcld 20199 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵)
36 simpr 484 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
37 eqid 2737 . . . . . . . . . . . 12 (0g𝐴) = (0g𝐴)
381, 37, 29grpsubeq0 18960 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) → (((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴) ↔ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)))
3938biimpar 477 . . . . . . . . . 10 (((𝐴 ∈ Grp ∧ (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐶 · 𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4025, 34, 35, 36, 39syl31anc 1376 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → ((𝐶 · 𝑥)(-g𝐴)(𝐶 · 𝑦)) = (0g𝐴))
4133, 40eqtrd 2772 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴))
4212, 1, 10, 37rrgeq0i 20636 . . . . . . . . 9 ((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)))
4342imp 406 . . . . . . . 8 (((𝐶𝐸 ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐶 · (𝑥(-g𝐴)𝑦)) = (0g𝐴)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
4428, 30, 41, 43syl21anc 838 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴))
451, 37, 29grpsubeq0 18960 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) → ((𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴) ↔ 𝑥 = 𝑦))
4645biimpa 476 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ Grp ∧ 𝑥𝐵𝑦𝐵) ∧ (𝑥(-g𝐴)𝑦) = (0g𝐴)) → 𝑥 = 𝑦)
4725, 26, 27, 44, 46syl31anc 1376 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) ∧ (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦)) → 𝑥 = 𝑦)
4847ex 412 . . . . 5 (((𝜑𝑥𝐵) ∧ 𝑦𝐵) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
4948anasss 466 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝐵𝑦𝐵)) → ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
5049ralrimivva 3180 . . 3 (𝜑 → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦))
51 oveq2 7368 . . . 4 (𝑥 = 𝑦 → (𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦))
5211, 51f1mpt 7209 . . 3 (𝐹:𝐵1-1𝐵 ↔ (∀𝑥𝐵 (𝐶 · 𝑥) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ((𝐶 · 𝑥) = (𝐶 · 𝑦) → 𝑥 = 𝑦)))
5323, 50, 52sylanbrc 584 . 2 (𝜑𝐹:𝐵1-1𝐵)
541, 8, 9, 16, 53lvecendof1f1o 33771 1 (𝜑𝐹:𝐵1-1-onto𝐵)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  cmpt 5180  1-1wf1 6490  1-1-ontowf1o 6492  cfv 6493  (class class class)co 7360  0cn0 12405  Basecbs 17140  .rcmulr 17182  Scalarcsca 17184  0gc0g 17363  Grpcgrp 18867  -gcsg 18869  Ringcrg 20172  RLRegcrlreg 20628  DivRingcdr 20666  LModclmod 20815  LVecclvec 21058  AssAlgcasa 21809  dimcldim 33736
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5225  ax-sep 5242  ax-nul 5252  ax-pow 5311  ax-pr 5378  ax-un 7682  ax-reg 9501  ax-inf2 9554  ax-ac2 10377  ax-cnex 11086  ax-resscn 11087  ax-1cn 11088  ax-icn 11089  ax-addcl 11090  ax-addrcl 11091  ax-mulcl 11092  ax-mulrcl 11093  ax-mulcom 11094  ax-addass 11095  ax-mulass 11096  ax-distr 11097  ax-i2m1 11098  ax-1ne0 11099  ax-1rid 11100  ax-rnegex 11101  ax-rrecex 11102  ax-cnre 11103  ax-pre-lttri 11104  ax-pre-lttrn 11105  ax-pre-ltadd 11106  ax-pre-mulgt0 11107
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3351  df-reu 3352  df-rab 3401  df-v 3443  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4287  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4582  df-pr 4584  df-tp 4586  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4904  df-iun 4949  df-iin 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5520  df-eprel 5525  df-po 5533  df-so 5534  df-fr 5578  df-se 5579  df-we 5580  df-xp 5631  df-rel 5632  df-cnv 5633  df-co 5634  df-dm 5635  df-rn 5636  df-res 5637  df-ima 5638  df-pred 6260  df-ord 6321  df-on 6322  df-lim 6323  df-suc 6324  df-iota 6449  df-fun 6495  df-fn 6496  df-f 6497  df-f1 6498  df-fo 6499  df-f1o 6500  df-fv 6501  df-isom 6502  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-of 7624  df-rpss 7670  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-supp 8105  df-tpos 8170  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-2o 8400  df-oadd 8403  df-er 8637  df-map 8769  df-ixp 8840  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-fsupp 9269  df-sup 9349  df-oi 9419  df-r1 9680  df-rank 9681  df-dju 9817  df-card 9855  df-acn 9858  df-ac 10030  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12150  df-2 12212  df-3 12213  df-4 12214  df-5 12215  df-6 12216  df-7 12217  df-8 12218  df-9 12219  df-n0 12406  df-xnn0 12479  df-z 12493  df-dec 12612  df-uz 12756  df-xadd 13031  df-fz 13428  df-fzo 13575  df-seq 13929  df-hash 14258  df-struct 17078  df-sets 17095  df-slot 17113  df-ndx 17125  df-base 17141  df-ress 17162  df-plusg 17194  df-mulr 17195  df-sca 17197  df-vsca 17198  df-ip 17199  df-tset 17200  df-ple 17201  df-ocomp 17202  df-ds 17203  df-hom 17205  df-cco 17206  df-0g 17365  df-gsum 17366  df-prds 17371  df-pws 17373  df-mre 17509  df-mrc 17510  df-mri 17511  df-acs 17512  df-proset 18221  df-drs 18222  df-poset 18240  df-ipo 18455  df-mgm 18569  df-sgrp 18648  df-mnd 18664  df-mhm 18712  df-submnd 18713  df-grp 18870  df-minusg 18871  df-sbg 18872  df-mulg 19002  df-subg 19057  df-ghm 19146  df-cntz 19250  df-lsm 19569  df-cmn 19715  df-abl 19716  df-mgp 20080  df-rng 20092  df-ur 20121  df-ring 20174  df-oppr 20277  df-dvdsr 20297  df-unit 20298  df-invr 20328  df-nzr 20450  df-subrg 20507  df-rlreg 20631  df-drng 20668  df-lmod 20817  df-lss 20887  df-lsp 20927  df-lmhm 20978  df-lmim 20979  df-lbs 21031  df-lvec 21059  df-sra 21129  df-rgmod 21130  df-dsmm 21691  df-frlm 21706  df-uvc 21742  df-lindf 21765  df-linds 21766  df-assa 21812  df-dim 33737
This theorem is referenced by:  assarrginv  33774
  Copyright terms: Public domain W3C validator