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Theorem assalactf1o

Description: In an associative algebra A , left-multiplication by a fixed element of the algebra is bijective. See also lactlmhm . (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025)

Ref Expression
Hypotheses lactlmhm.b ⊢ B = Base A
lactlmhm.m ⊢ · ˙ = ⋅ A
lactlmhm.f ⊢ F = x ∈ B ⟼ C · ˙ x
lactlmhm.a ⊢ φ → A ∈ AssAlg
assalactf1o.1 ⊢ E = RLReg ⁡ A
assalactf1o.k ⊢ K = Scalar ⁡ A
assalactf1o.2 ⊢ φ → K ∈ DivRing
assalactf1o.3 ⊢ φ → dim ⁡ A ∈ ℕ 0
assalactf1o.c ⊢ φ → C ∈ E
Assertion assalactf1o ⊢ φ → F : B ⟶ 1-1 onto B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lactlmhm.b ⊢ B = Base A
2 lactlmhm.m ⊢ · ˙ = ⋅ A
3 lactlmhm.f ⊢ F = x ∈ B ⟼ C · ˙ x
4 lactlmhm.a ⊢ φ → A ∈ AssAlg
5 assalactf1o.1 ⊢ E = RLReg ⁡ A
6 assalactf1o.k ⊢ K = Scalar ⁡ A
7 assalactf1o.2 ⊢ φ → K ∈ DivRing
8 assalactf1o.3 ⊢ φ → dim ⁡ A ∈ ℕ 0
9 assalactf1o.c ⊢ φ → C ∈ E
10 assalmod ⊢ A ∈ AssAlg → A ∈ LMod
11 4 10 syl ⊢ φ → A ∈ LMod
12 6 islvec ⊢ A ∈ LVec ↔ A ∈ LMod ∧ K ∈ DivRing
13 11 7 12 sylanbrc ⊢ φ → A ∈ LVec
14 5 1 rrgss ⊢ E ⊆ B
15 14 9 sselid ⊢ φ → C ∈ B
16 1 2 3 4 15 lactlmhm ⊢ φ → F ∈ A LMHom A
17 assaring ⊢ A ∈ AssAlg → A ∈ Ring
18 4 17 syl ⊢ φ → A ∈ Ring
19 18 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → A ∈ Ring
20 15 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ B → C ∈ B
21 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B → x ∈ B
22 1 2 19 20 21 ringcld ⊢ φ ∧ x ∈ B → C · ˙ x ∈ B
23 22 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ B C · ˙ x ∈ B
24 18 ringgrpd ⊢ φ → A ∈ Grp
25 24 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → A ∈ Grp
26 21 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → x ∈ B
27 simplr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → y ∈ B
28 9 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C ∈ E
29 eqid ⊢ - A = - A
30 1 29 25 26 27 grpsubcld ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → x - A y ∈ B
31 18 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → A ∈ Ring
32 15 ad3antrrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C ∈ B
33 1 2 29 31 32 26 27 ringsubdi ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x - A y = C · ˙ x - A C · ˙ y
34 22 ad2antrr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x ∈ B
35 1 2 31 32 27 ringcld ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ y ∈ B
36 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x = C · ˙ y
37 eqid ⊢ 0 A = 0 A
38 1 37 29 grpsubeq0 ⊢ A ∈ Grp ∧ C · ˙ x ∈ B ∧ C · ˙ y ∈ B → C · ˙ x - A C · ˙ y = 0 A ↔ C · ˙ x = C · ˙ y
39 38 biimpar ⊢ A ∈ Grp ∧ C · ˙ x ∈ B ∧ C · ˙ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x - A C · ˙ y = 0 A
40 25 34 35 36 39 syl31anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x - A C · ˙ y = 0 A
41 33 40 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → C · ˙ x - A y = 0 A
42 5 1 2 37 rrgeq0i ⊢ C ∈ E ∧ x - A y ∈ B → C · ˙ x - A y = 0 A → x - A y = 0 A
43 42 imp ⊢ C ∈ E ∧ x - A y ∈ B ∧ C · ˙ x - A y = 0 A → x - A y = 0 A
44 28 30 41 43 syl21anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → x - A y = 0 A
45 1 37 29 grpsubeq0 ⊢ A ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x - A y = 0 A ↔ x = y
46 45 biimpa ⊢ A ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x - A y = 0 A → x = y
47 25 26 27 44 46 syl31anc ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ C · ˙ x = C · ˙ y → x = y
48 47 ex ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → C · ˙ x = C · ˙ y → x = y
49 48 anasss ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → C · ˙ x = C · ˙ y → x = y
50 49 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B C · ˙ x = C · ˙ y → x = y
51 oveq2 ⊢ x = y → C · ˙ x = C · ˙ y
52 3 51 f1mpt ⊢ F : B ⟶ 1-1 B ↔ ∀ x ∈ B C · ˙ x ∈ B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B C · ˙ x = C · ˙ y → x = y
53 23 50 52 sylanbrc ⊢ φ → F : B ⟶ 1-1 B
54 1 13 8 16 53 lvecendof1f1o ⊢ φ → F : B ⟶ 1-1 onto B