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Theorem assa2ass

Description: Left- and right-associative property of an associative algebra. Notice that the scalars are commuted! (Contributed by AV, 14-Aug-2019)

Ref Expression
Hypotheses assa2ass.v 𝑉 = ( Base ‘ 𝑊 )
assa2ass.f 𝐹 = ( Scalar ‘ 𝑊 )
assa2ass.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝐹 )
assa2ass.m = ( .r𝐹 )
assa2ass.s · = ( ·𝑠𝑊 )
assa2ass.t × = ( .r𝑊 )
Assertion assa2ass ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × ( 𝐶 · 𝑌 ) ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · ( 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 = ( .r𝐹 )
5 assa2ass.s · = ( ·𝑠𝑊 )
6 assa2ass.t × = ( .r𝑊 )
7 simp1 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝑊 ∈ AssAlg )
8 simpr ( ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) → 𝐶𝐵 )
9 8 3ad2ant2 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝐶𝐵 )
10 assalmod ( 𝑊 ∈ AssAlg → 𝑊 ∈ LMod )
11 simpl ( ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) → 𝐴𝐵 )
12 simpl ( ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) → 𝑋𝑉 )
13 1 2 5 3 lmodvscl ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐴𝐵𝑋𝑉 ) → ( 𝐴 · 𝑋 ) ∈ 𝑉 )
14 10 11 12 13 syl3an ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( 𝐴 · 𝑋 ) ∈ 𝑉 )
15 simpr ( ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) → 𝑌𝑉 )
16 15 3ad2ant3 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝑌𝑉 )
17 1 2 3 5 6 assaassr ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐶𝐵 ∧ ( 𝐴 · 𝑋 ) ∈ 𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × ( 𝐶 · 𝑌 ) ) = ( 𝐶 · ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × 𝑌 ) ) )
18 7 9 14 16 17 syl13anc ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × ( 𝐶 · 𝑌 ) ) = ( 𝐶 · ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × 𝑌 ) ) )
19 1 2 3 5 6 assaass ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐶𝐵 ∧ ( 𝐴 · 𝑋 ) ∈ 𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) = ( 𝐶 · ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × 𝑌 ) ) )
20 19 eqcomd ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐶𝐵 ∧ ( 𝐴 · 𝑋 ) ∈ 𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( 𝐶 · ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × 𝑌 ) ) = ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) )
21 7 9 14 16 20 syl13anc ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( 𝐶 · ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × 𝑌 ) ) = ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) )
22 10 3ad2ant1 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝑊 ∈ LMod )
23 11 3ad2ant2 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝐴𝐵 )
24 12 3ad2ant3 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → 𝑋𝑉 )
25 1 2 5 3 4 lmodvsass ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ ( 𝐶𝐵𝐴𝐵𝑋𝑉 ) ) → ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) = ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) )
26 25 eqcomd ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ ( 𝐶𝐵𝐴𝐵𝑋𝑉 ) ) → ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) )
27 26 oveq1d ( ( 𝑊 ∈ LMod ∧ ( 𝐶𝐵𝐴𝐵𝑋𝑉 ) ) → ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) = ( ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) × 𝑌 ) )
28 22 9 23 24 27 syl13anc ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) = ( ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) × 𝑌 ) )
29 2 assasca ( 𝑊 ∈ AssAlg → 𝐹 ∈ CRing )
30 crngring ( 𝐹 ∈ CRing → 𝐹 ∈ Ring )
31 29 30 syl ( 𝑊 ∈ AssAlg → 𝐹 ∈ Ring )
32 31 adantr ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ) → 𝐹 ∈ Ring )
33 8 adantl ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ) → 𝐶𝐵 )
34 11 adantl ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ) → 𝐴𝐵 )
35 3 4 ringcl ( ( 𝐹 ∈ Ring ∧ 𝐶𝐵𝐴𝐵 ) → ( 𝐶 𝐴 ) ∈ 𝐵 )
36 32 33 34 35 syl3anc ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ) → ( 𝐶 𝐴 ) ∈ 𝐵 )
37 36 3adant3 ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( 𝐶 𝐴 ) ∈ 𝐵 )
38 1 2 3 5 6 assaass ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( ( 𝐶 𝐴 ) ∈ 𝐵𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) × 𝑌 ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · ( 𝑋 × 𝑌 ) ) )
39 7 37 24 16 38 syl13anc ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( ( 𝐶 𝐴 ) · 𝑋 ) × 𝑌 ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · ( 𝑋 × 𝑌 ) ) )
40 28 39 eqtrd ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐶 · ( 𝐴 · 𝑋 ) ) × 𝑌 ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · ( 𝑋 × 𝑌 ) ) )
41 18 21 40 3eqtrd ( ( 𝑊 ∈ AssAlg ∧ ( 𝐴𝐵𝐶𝐵 ) ∧ ( 𝑋𝑉𝑌𝑉 ) ) → ( ( 𝐴 · 𝑋 ) × ( 𝐶 · 𝑌 ) ) = ( ( 𝐶 𝐴 ) · ( 𝑋 × 𝑌 ) ) )