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Theorem isassa

Description: The properties of an associative algebra. (Contributed by Mario Carneiro, 29-Dec-2014) (Revised by SN, 2-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses isassa.v ⊢ V = Base W
isassa.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
isassa.b ⊢ B = Base F
isassa.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
isassa.t ⊢ × ˙ = ⋅ W
Assertion isassa ⊢ W ∈ AssAlg ↔ W ∈ LMod ∧ W ∈ Ring ∧ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isassa.v ⊢ V = Base W
2 isassa.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
3 isassa.b ⊢ B = Base F
4 isassa.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
5 isassa.t ⊢ × ˙ = ⋅ W
6 fvexd ⊢ w = W → Scalar ⁡ w ∈ V
7 fveq2 ⊢ w = W → Scalar ⁡ w = Scalar ⁡ W
8 7 2 eqtr4di ⊢ w = W → Scalar ⁡ w = F
9 fveq2 ⊢ f = F → Base f = Base F
10 9 3 eqtr4di ⊢ f = F → Base f = B
11 10 adantl ⊢ w = W ∧ f = F → Base f = B
12 fveq2 ⊢ w = W → Base w = Base W
13 12 1 eqtr4di ⊢ w = W → Base w = V
14 simpr ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → t = × ˙
15 simpl ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → s = · ˙
16 15 oveqd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s x = r · ˙ x
17 eqidd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → y = y
18 14 16 17 oveq123d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s x t y = r · ˙ x × ˙ y
19 eqidd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r = r
20 14 oveqd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → x t y = x × ˙ y
21 15 19 20 oveq123d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s x t y = r · ˙ x × ˙ y
22 18 21 eqeq12d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s x t y = r s x t y ↔ r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
23 eqidd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → x = x
24 15 oveqd ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s y = r · ˙ y
25 14 23 24 oveq123d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → x t r s y = x × ˙ r · ˙ y
26 25 21 eqeq12d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → x t r s y = r s x t y ↔ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
27 22 26 anbi12d ⊢ s = · ˙ ∧ t = × ˙ → r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
28 4 5 27 sbcie2s ⊢ w = W → [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
29 13 28 raleqbidv ⊢ w = W → ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
30 13 29 raleqbidv ⊢ w = W → ∀ x ∈ Base w ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
31 30 adantr ⊢ w = W ∧ f = F → ∀ x ∈ Base w ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
32 11 31 raleqbidv ⊢ w = W ∧ f = F → ∀ r ∈ Base f ∀ x ∈ Base w ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
33 6 8 32 sbcied2 ⊢ w = W → [˙ Scalar ⁡ w / f]˙ ∀ r ∈ Base f ∀ x ∈ Base w ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y ↔ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
34 df-assa ⊢ AssAlg = w ∈ LMod ∩ Ring | [˙ Scalar ⁡ w / f]˙ ∀ r ∈ Base f ∀ x ∈ Base w ∀ y ∈ Base w [˙⋅ w / s]˙ [˙⋅ w / t]˙ r s x t y = r s x t y ∧ x t r s y = r s x t y
35 33 34 elrab2 ⊢ W ∈ AssAlg ↔ W ∈ LMod ∩ Ring ∧ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
36 elin ⊢ W ∈ LMod ∩ Ring ↔ W ∈ LMod ∧ W ∈ Ring
37 36 anbi1i ⊢ W ∈ LMod ∩ Ring ∧ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ↔ W ∈ LMod ∧ W ∈ Ring ∧ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y
38 35 37 bitri ⊢ W ∈ AssAlg ↔ W ∈ LMod ∧ W ∈ Ring ∧ ∀ r ∈ B ∀ x ∈ V ∀ y ∈ V r · ˙ x × ˙ y = r · ˙ x × ˙ y ∧ x × ˙ r · ˙ y = r · ˙ x × ˙ y