MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  rnglidlmcl Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rnglidlmcl 21111
Description: A (left) ideal containing the zero element is closed under left-multiplication by elements of the full non-unital ring. If the ring is not a unital ring, and the ideal does not contain the zero element of the ring, then the closure cannot be proven as in lidlmcl 21120. (Contributed by AV, 18-Feb-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
rnglidlmcl.z 0 = (0g𝑅)
rnglidlmcl.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
rnglidlmcl.t · = (.r𝑅)
rnglidlmcl.u 𝑈 = (LIdeal‘𝑅)
Assertion
Ref Expression
rnglidlmcl (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝑈0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)

Proof of Theorem rnglidlmcl
Dummy variables 𝑥 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rnglidlmcl.u . . . 4 𝑈 = (LIdeal‘𝑅)
2 rnglidlmcl.b . . . 4 𝐵 = (Base‘𝑅)
3 eqid 2728 . . . 4 (+g𝑅) = (+g𝑅)
4 rnglidlmcl.t . . . 4 · = (.r𝑅)
51, 2, 3, 4islidl 21110 . . 3 (𝐼𝑈 ↔ (𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
6 oveq1 7427 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑥 = 𝑋 → (𝑥 · 𝑎) = (𝑋 · 𝑎))
76oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = 𝑋 → ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) = ((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏))
87eleq1d 2814 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = 𝑋 → (((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 ↔ ((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
98ralbidv 3174 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝑋 → (∀𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
10 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑎 = 𝑌 → (𝑋 · 𝑎) = (𝑋 · 𝑌))
1110oveq1d 7435 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑎 = 𝑌 → ((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) = ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏))
1211eleq1d 2814 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑎 = 𝑌 → (((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 ↔ ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
1312ralbidv 3174 . . . . . . . . . . . 12 (𝑎 = 𝑌 → (∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 ↔ ∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
149, 13rspc2v 3620 . . . . . . . . . . 11 ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
1514adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼))
16 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑏 = 0 → ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) = ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ))
1716eleq1d 2814 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑏 = 0 → (((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 ↔ ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼))
1817rspcv 3605 . . . . . . . . . . . . 13 ( 0𝐼 → (∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼))
1918adantl 481 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → (∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼))
20 rnglidlmcl.z . . . . . . . . . . . . . . . 16 0 = (0g𝑅)
21 rnggrp 20097 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑅 ∈ Rng → 𝑅 ∈ Grp)
22213ad2ant1 1131 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) → 𝑅 ∈ Grp)
2322adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → 𝑅 ∈ Grp)
2423adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → 𝑅 ∈ Grp)
25 simpll1 1210 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → 𝑅 ∈ Rng)
26 simprl 770 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → 𝑋𝐵)
27 ssel 3973 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝐼𝐵 → (𝑌𝐼𝑌𝐵))
28273ad2ant2 1132 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) → (𝑌𝐼𝑌𝐵))
2928adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → (𝑌𝐼𝑌𝐵))
3029adantld 490 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → 𝑌𝐵))
3130imp 406 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → 𝑌𝐵)
322, 4rngcl 20103 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑋𝐵𝑌𝐵) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐵)
3325, 26, 31, 32syl3anc 1369 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐵)
342, 3, 20, 24, 33grpridd 18926 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) = (𝑋 · 𝑌))
3534eleq1d 2814 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼 ↔ (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))
3635biimpd 228 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))
3736ex 412 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅) 0 ) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)))
3819, 37syl5d 73 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)))
3938imp 406 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (∀𝑏𝐼 ((𝑋 · 𝑌)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))
4015, 39syld 47 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))
4140ex 412 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)))
4241com23 86 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) ∧ 0𝐼) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)))
4342ex 412 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) → ( 0𝐼 → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))))
4443com23 86 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅) → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ( 0𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))))
45443exp 1117 . . . 4 (𝑅 ∈ Rng → (𝐼𝐵 → (𝐼 ≠ ∅ → (∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼 → ( 0𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))))))
46453impd 1346 . . 3 (𝑅 ∈ Rng → ((𝐼𝐵𝐼 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥𝐵𝑎𝐼𝑏𝐼 ((𝑥 · 𝑎)(+g𝑅)𝑏) ∈ 𝐼) → ( 0𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))))
475, 46biimtrid 241 . 2 (𝑅 ∈ Rng → (𝐼𝑈 → ( 0𝐼 → ((𝑋𝐵𝑌𝐼) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼))))
48473imp1 1345 1 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝐼𝑈0𝐼) ∧ (𝑋𝐵𝑌𝐼)) → (𝑋 · 𝑌) ∈ 𝐼)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1085   = wceq 1534  wcel 2099  wne 2937  wral 3058  wss 3947  c0 4323  cfv 6548  (class class class)co 7420  Basecbs 17179  +gcplusg 17232  .rcmulr 17233  0gc0g 17420  Grpcgrp 18889  Rngcrng 20091  LIdealclidl 21101
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11194  ax-resscn 11195  ax-1cn 11196  ax-icn 11197  ax-addcl 11198  ax-addrcl 11199  ax-mulcl 11200  ax-mulrcl 11201  ax-mulcom 11202  ax-addass 11203  ax-mulass 11204  ax-distr 11205  ax-i2m1 11206  ax-1ne0 11207  ax-1rid 11208  ax-rnegex 11209  ax-rrecex 11210  ax-cnre 11211  ax-pre-lttri 11212  ax-pre-lttrn 11213  ax-pre-ltadd 11214  ax-pre-mulgt0 11215
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4909  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7871  df-2nd 7994  df-frecs 8286  df-wrecs 8317  df-recs 8391  df-rdg 8430  df-er 8724  df-en 8964  df-dom 8965  df-sdom 8966  df-pnf 11280  df-mnf 11281  df-xr 11282  df-ltxr 11283  df-le 11284  df-sub 11476  df-neg 11477  df-nn 12243  df-2 12305  df-3 12306  df-4 12307  df-5 12308  df-6 12309  df-7 12310  df-8 12311  df-sets 17132  df-slot 17150  df-ndx 17162  df-base 17180  df-ress 17209  df-plusg 17245  df-sca 17248  df-vsca 17249  df-ip 17250  df-0g 17422  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-grp 18892  df-abl 19737  df-mgp 20074  df-rng 20092  df-lss 20815  df-sra 21057  df-rgmod 21058  df-lidl 21103
This theorem is referenced by:  rngridlmcl  21112  dflidl2rng  21113  lidlmcl  21120  rnglidlmmgm  21139  2idlcpblrng  21164  rng2idl1cntr  21194
  Copyright terms: Public domain W3C validator
OSZAR »