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Theorem assa2ass2

Description: Left- and right-associative property of an associative algebra. Notice that the scalars are not commuted! (Contributed by Zhi Wang, 11-Sep-2025)

Ref Expression
Hypotheses assa2ass.v ⊢ V = Base W
assa2ass.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
assa2ass.b ⊢ B = Base F
assa2ass.m ⊢ ∗ ˙ = ⋅ F
assa2ass.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
assa2ass.t ⊢ × ˙ = ⋅ W
Assertion assa2ass2 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ X × ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 assa2ass.v ⊢ V = Base W
2 assa2ass.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
3 assa2ass.b ⊢ B = Base F
4 assa2ass.m ⊢ ∗ ˙ = ⋅ F
5 assa2ass.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 assa2ass.t ⊢ × ˙ = ⋅ W
7 simp1 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → W ∈ AssAlg
8 simpl ⊢ A ∈ B ∧ C ∈ B → A ∈ B
9 8 3ad2ant2 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A ∈ B
10 simpl ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X ∈ V
11 10 3ad2ant3 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X ∈ V
12 assalmod ⊢ W ∈ AssAlg → W ∈ LMod
13 12 3ad2ant1 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → W ∈ LMod
14 simpr ⊢ A ∈ B ∧ C ∈ B → C ∈ B
15 14 3ad2ant2 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → C ∈ B
16 simpr ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ V → Y ∈ V
17 16 3ad2ant3 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → Y ∈ V
18 1 2 5 3 13 15 17 lmodvscld ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → C · ˙ Y ∈ V
19 1 2 3 5 6 assaass ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ X ∈ V ∧ C · ˙ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y
20 7 9 11 18 19 syl13anc ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y
21 1 2 3 5 6 assaassr ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ X ∈ V ∧ C · ˙ Y ∈ V → X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y = A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y
22 21 eqcomd ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ X ∈ V ∧ C · ˙ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y
23 7 9 11 18 22 syl13anc ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y
24 1 2 5 3 4 lmodvsass ⊢ W ∈ LMod ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ Y ∈ V → A ∗ ˙ C · ˙ Y = A · ˙ C · ˙ Y
25 24 eqcomd ⊢ W ∈ LMod ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ Y ∈ V → A · ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ Y
26 25 oveq2d ⊢ W ∈ LMod ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ Y ∈ V → X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y = X × ˙ A ∗ ˙ C · ˙ Y
27 13 9 15 17 26 syl13anc ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y = X × ˙ A ∗ ˙ C · ˙ Y
28 2 assasca ⊢ W ∈ AssAlg → F ∈ Ring
29 28 adantr ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B → F ∈ Ring
30 8 adantl ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B → A ∈ B
31 14 adantl ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B → C ∈ B
32 3 4 29 30 31 ringcld ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B → A ∗ ˙ C ∈ B
33 32 3adant3 ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A ∗ ˙ C ∈ B
34 1 2 3 5 6 assaassr ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∗ ˙ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X × ˙ A ∗ ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ X × ˙ Y
35 7 33 11 17 34 syl13anc ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X × ˙ A ∗ ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ X × ˙ Y
36 27 35 eqtrd ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X × ˙ A · ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ X × ˙ Y
37 20 23 36 3eqtrd ⊢ W ∈ AssAlg ∧ A ∈ B ∧ C ∈ B ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → A · ˙ X × ˙ C · ˙ Y = A ∗ ˙ C · ˙ X × ˙ Y