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Theorem dflring2

Description: Alternate definition of a local ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Jun-2026)

Ref Expression
Hypotheses dflring2.1 ⊢ B = Base R
dflring2.2 ⊢ U = Unit ⁡ R
dflring2.3 ⊢ 1 ˙ = 1 R
dflring2.4 ⊢ - ˙ = - R
Assertion dflring2 ⊢ R ∈ LRing ↔ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dflring2.1 ⊢ B = Base R
2 dflring2.2 ⊢ U = Unit ⁡ R
3 dflring2.3 ⊢ 1 ˙ = 1 R
4 dflring2.4 ⊢ - ˙ = - R
5 lringnzr ⊢ R ∈ LRing → R ∈ NzRing
6 1 a1i ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → B = Base R
7 2 a1i ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → U = Unit ⁡ R
8 eqidd ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → + R = + R
9 simpl ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → R ∈ LRing
10 lringring ⊢ R ∈ LRing → R ∈ Ring
11 10 ringabld ⊢ R ∈ LRing → R ∈ Abel
12 11 adantr ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → R ∈ Abel
13 simpr ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → x ∈ B
14 1 3 10 ringidcld ⊢ R ∈ LRing → 1 ˙ ∈ B
15 14 adantr ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → 1 ˙ ∈ B
16 eqid ⊢ + R = + R
17 1 16 4 ablpncan3 ⊢ R ∈ Abel ∧ x ∈ B ∧ 1 ˙ ∈ B → x + R 1 ˙ - ˙ x = 1 ˙
18 12 13 15 17 syl12anc ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → x + R 1 ˙ - ˙ x = 1 ˙
19 2 3 1unit ⊢ R ∈ Ring → 1 ˙ ∈ U
20 10 19 syl ⊢ R ∈ LRing → 1 ˙ ∈ U
21 20 adantr ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → 1 ˙ ∈ U
22 18 21 eqeltrd ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → x + R 1 ˙ - ˙ x ∈ U
23 10 ringgrpd ⊢ R ∈ LRing → R ∈ Grp
24 23 adantr ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → R ∈ Grp
25 1 4 24 15 13 grpsubcld ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → 1 ˙ - ˙ x ∈ B
26 6 7 8 9 22 13 25 lringuplu ⊢ R ∈ LRing ∧ x ∈ B → x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U
27 26 ralrimiva ⊢ R ∈ LRing → ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U
28 5 27 jca ⊢ R ∈ LRing → R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U
29 simpl ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → R ∈ NzRing
30 simpr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ ∧ x ∈ U → x ∈ U
31 nzrring ⊢ R ∈ NzRing → R ∈ Ring
32 31 ringgrpd ⊢ R ∈ NzRing → R ∈ Grp
33 32 ad4antr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → R ∈ Grp
34 1 3 31 ringidcld ⊢ R ∈ NzRing → 1 ˙ ∈ B
35 34 ad4antr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → 1 ˙ ∈ B
36 simp-4r ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → x ∈ B
37 simplr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → y ∈ B
38 35 36 37 3jca ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B
39 31 ringabld ⊢ R ∈ NzRing → R ∈ Abel
40 39 ad4antr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → R ∈ Abel
41 1 16 40 37 36 ablcomd ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → y + R x = x + R y
42 simpr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → x + R y = 1 ˙
43 41 42 eqtrd ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → y + R x = 1 ˙
44 1 16 4 grpsubadd ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → 1 ˙ - ˙ x = y ↔ y + R x = 1 ˙
45 44 biimpar ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + R x = 1 ˙ → 1 ˙ - ˙ x = y
46 33 38 43 45 syl21anc ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → 1 ˙ - ˙ x = y
47 46 eqcomd ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → y = 1 ˙ - ˙ x
48 47 adantr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ ∧ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → y = 1 ˙ - ˙ x
49 simpr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ ∧ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → 1 ˙ - ˙ x ∈ U
50 48 49 eqeltrd ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ ∧ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → y ∈ U
51 simpllr ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U
52 30 50 51 orim12da ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B ∧ x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
53 52 ex ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U ∧ y ∈ B → x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
54 53 ralrimiva ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B ∧ x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → ∀ y ∈ B x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
55 54 ex ⊢ R ∈ NzRing ∧ x ∈ B → x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → ∀ y ∈ B x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
56 55 ralimdva ⊢ R ∈ NzRing → ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
57 56 imp ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
58 1 16 3 2 islring ⊢ R ∈ LRing ↔ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x + R y = 1 ˙ → x ∈ U ∨ y ∈ U
59 29 57 58 sylanbrc ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U → R ∈ LRing
60 28 59 impbii ⊢ R ∈ LRing ↔ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B x ∈ U ∨ 1 ˙ - ˙ x ∈ U