Metamath Proof Explorer


Theorem isassad

Description: Sufficient condition for being an associative algebra. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Dec-2014) (Revised by SN, 2-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses isassad.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
isassad.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
isassad.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น ) )
isassad.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) )
isassad.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ร— = ( .r โ€˜ ๐‘Š ) )
isassad.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
isassad.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ Ring )
isassad.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) )
isassad.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) )
Assertion isassad ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ AssAlg )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isassad.v โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ = ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
2 isassad.f โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
3 isassad.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐น ) )
4 isassad.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยท = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) )
5 isassad.t โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ร— = ( .r โ€˜ ๐‘Š ) )
6 isassad.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
7 isassad.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ Ring )
8 isassad.4 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) )
9 isassad.5 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) )
10 6 7 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘Š โˆˆ Ring ) )
11 8 9 jca โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) )
12 11 ralrimivvva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) )
13 2 fveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐น ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
14 3 13 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) )
15 4 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) )
16 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ฆ = ๐‘ฆ )
17 5 15 16 oveq123d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) )
18 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Ÿ = ๐‘Ÿ )
19 5 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) )
20 4 18 19 oveq123d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) )
21 17 20 eqeq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โ†” ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) )
22 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฅ )
23 4 oveqd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) )
24 5 22 23 oveq123d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) )
25 24 20 eqeq12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โ†” ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) )
26 21 25 anbi12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) โ†” ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) ) )
27 1 26 raleqbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) ) )
28 1 27 raleqbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) ) )
29 14 28 raleqbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆ€ ๐‘Ÿ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘‰ โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘‰ ( ( ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฅ ) ร— ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ร— ( ๐‘Ÿ ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ยท ( ๐‘ฅ ร— ๐‘ฆ ) ) ) โ†” โˆ€ ๐‘Ÿ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) ) )
30 12 29 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆ€ ๐‘Ÿ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) )
31 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
32 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
33 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) )
34 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
35 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐‘Š ) = ( .r โ€˜ ๐‘Š )
36 31 32 33 34 35 isassa โŠข ( ๐‘Š โˆˆ AssAlg โ†” ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ๐‘Š โˆˆ Ring ) โˆง โˆ€ ๐‘Ÿ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘Š ) ) โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ( ( ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘Ÿ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฅ ( .r โ€˜ ๐‘Š ) ๐‘ฆ ) ) ) ) )
37 10 30 36 sylanbrc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ AssAlg )