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Theorem idomnnzgmulnz

Description: A finite product of nonzero elements in an integral domain is nonzero. (Contributed by metakunt, 5-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses idomnnzgmulnz.1 ⊢ G = mulGrp R
idomnnzgmulnz.2 ⊢ φ → R ∈ IDomn
idomnnzgmulnz.3 ⊢ φ → N ∈ Fin
idomnnzgmulnz.4 ⊢ φ ∧ n ∈ N → A ∈ Base R
idomnnzgmulnz.5 ⊢ φ ∧ n ∈ N → A ≠ 0 R
Assertion idomnnzgmulnz ⊢ φ → ∑ G n ∈ N A ≠ 0 R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 idomnnzgmulnz.1 ⊢ G = mulGrp R
2 idomnnzgmulnz.2 ⊢ φ → R ∈ IDomn
3 idomnnzgmulnz.3 ⊢ φ → N ∈ Fin
4 idomnnzgmulnz.4 ⊢ φ ∧ n ∈ N → A ∈ Base R
5 idomnnzgmulnz.5 ⊢ φ ∧ n ∈ N → A ≠ 0 R
6 mpteq1 ⊢ x = ∅ → n ∈ x ⟼ A = n ∈ ∅ ⟼ A
7 6 oveq2d ⊢ x = ∅ → ∑ G n ∈ x A = ∑ G n ∈ ∅ A
8 7 neeq1d ⊢ x = ∅ → ∑ G n ∈ x A ≠ 0 R ↔ ∑ G n ∈ ∅ A ≠ 0 R
9 mpteq1 ⊢ x = y → n ∈ x ⟼ A = n ∈ y ⟼ A
10 9 oveq2d ⊢ x = y → ∑ G n ∈ x A = ∑ G n ∈ y A
11 10 neeq1d ⊢ x = y → ∑ G n ∈ x A ≠ 0 R ↔ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R
12 mpteq1 ⊢ x = y ∪ z → n ∈ x ⟼ A = n ∈ y ∪ z ⟼ A
13 12 oveq2d ⊢ x = y ∪ z → ∑ G n ∈ x A = ∑ G n ∈ y ∪ z A
14 13 neeq1d ⊢ x = y ∪ z → ∑ G n ∈ x A ≠ 0 R ↔ ∑ G n ∈ y ∪ z A ≠ 0 R
15 mpteq1 ⊢ x = N → n ∈ x ⟼ A = n ∈ N ⟼ A
16 15 oveq2d ⊢ x = N → ∑ G n ∈ x A = ∑ G n ∈ N A
17 16 neeq1d ⊢ x = N → ∑ G n ∈ x A ≠ 0 R ↔ ∑ G n ∈ N A ≠ 0 R
18 mpt0 ⊢ n ∈ ∅ ⟼ A = ∅
19 18 a1i ⊢ φ → n ∈ ∅ ⟼ A = ∅
20 19 oveq2d ⊢ φ → ∑ G n ∈ ∅ A = ∑ G ∅
21 eqid ⊢ 0 G = 0 G
22 21 gsum0 ⊢ ∑ G ∅ = 0 G
23 22 a1i ⊢ φ → ∑ G ∅ = 0 G
24 20 23 eqtrd ⊢ φ → ∑ G n ∈ ∅ A = 0 G
25 eqid ⊢ 1 R = 1 R
26 1 25 ringidval ⊢ 1 R = 0 G
27 26 eqcomi ⊢ 0 G = 1 R
28 27 a1i ⊢ φ → 0 G = 1 R
29 isidom ⊢ R ∈ IDomn ↔ R ∈ CRing ∧ R ∈ Domn
30 29 simprbi ⊢ R ∈ IDomn → R ∈ Domn
31 domnnzr ⊢ R ∈ Domn → R ∈ NzRing
32 eqid ⊢ 0 R = 0 R
33 25 32 nzrnz ⊢ R ∈ NzRing → 1 R ≠ 0 R
34 2 30 31 33 4syl ⊢ φ → 1 R ≠ 0 R
35 28 34 eqnetrd ⊢ φ → 0 G ≠ 0 R
36 24 35 eqnetrd ⊢ φ → ∑ G n ∈ ∅ A ≠ 0 R
37 nfcv ⊢ Ⅎ _ m A
38 nfcsb1v ⊢ Ⅎ _ n ⦋ m / n⦌ A
39 csbeq1a ⊢ n = m → A = ⦋ m / n⦌ A
40 37 38 39 cbvmpt ⊢ n ∈ y ∪ z ⟼ A = m ∈ y ∪ z ⟼ ⦋ m / n⦌ A
41 40 oveq2i ⊢ ∑ G n ∈ y ∪ z A = ∑ G m ∈ y ∪ z ⦋ m / n⦌ A
42 41 a1i ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G n ∈ y ∪ z A = ∑ G m ∈ y ∪ z ⦋ m / n⦌ A
43 eqid ⊢ Base G = Base G
44 eqid ⊢ + G = + G
45 29 simplbi ⊢ R ∈ IDomn → R ∈ CRing
46 2 45 syl ⊢ φ → R ∈ CRing
47 1 crngmgp ⊢ R ∈ CRing → G ∈ CMnd
48 46 47 syl ⊢ φ → G ∈ CMnd
49 48 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → G ∈ CMnd
50 49 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → G ∈ CMnd
51 3 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → N ∈ Fin
52 simprl ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → y ⊆ N
53 51 52 ssfid ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → y ∈ Fin
54 53 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → y ∈ Fin
55 52 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → y ⊆ N
56 simpr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → m ∈ y
57 55 56 sseldd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → m ∈ N
58 4 ralrimiva ⊢ φ → ∀ n ∈ N A ∈ Base R
59 58 ad3antrrr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → ∀ n ∈ N A ∈ Base R
60 rspcsbela ⊢ m ∈ N ∧ ∀ n ∈ N A ∈ Base R → ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R
61 57 59 60 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R
62 eqid ⊢ Base R = Base R
63 1 62 mgpbas ⊢ Base R = Base G
64 63 a1i ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → Base R = Base G
65 61 64 eleqtrd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R ∧ m ∈ y → ⦋ m / n⦌ A ∈ Base G
66 eldifi ⊢ z ∈ N ∖ y → z ∈ N
67 66 adantl ⊢ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → z ∈ N
68 67 adantl ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → z ∈ N
69 68 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → z ∈ N
70 eldifn ⊢ z ∈ N ∖ y → ¬ z ∈ y
71 70 adantl ⊢ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → ¬ z ∈ y
72 71 adantl ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → ¬ z ∈ y
73 72 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ¬ z ∈ y
74 58 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∀ n ∈ N A ∈ Base R
75 rspcsbela ⊢ z ∈ N ∧ ∀ n ∈ N A ∈ Base R → ⦋ z / n⦌ A ∈ Base R
76 69 74 75 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ⦋ z / n⦌ A ∈ Base R
77 63 a1i ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → Base R = Base G
78 76 77 eleqtrd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ⦋ z / n⦌ A ∈ Base G
79 csbeq1 ⊢ m = z → ⦋ m / n⦌ A = ⦋ z / n⦌ A
80 43 44 50 54 65 69 73 78 79 gsumunsn ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ∪ z ⦋ m / n⦌ A = ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A + G ⦋ z / n⦌ A
81 42 80 eqtrd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G n ∈ y ∪ z A = ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A + G ⦋ z / n⦌ A
82 2 30 syl ⊢ φ → R ∈ Domn
83 82 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → R ∈ Domn
84 83 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → R ∈ Domn
85 61 ralrimiva ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∀ m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R
86 63 50 54 85 gsummptcl ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R
87 39 equcoms ⊢ m = n → A = ⦋ m / n⦌ A
88 87 eqcomd ⊢ m = n → ⦋ m / n⦌ A = A
89 38 37 88 cbvmpt ⊢ m ∈ y ⟼ ⦋ m / n⦌ A = n ∈ y ⟼ A
90 89 a1i ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → m ∈ y ⟼ ⦋ m / n⦌ A = n ∈ y ⟼ A
91 90 oveq2d ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A = ∑ G n ∈ y A
92 simpr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R
93 91 92 eqnetrd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ≠ 0 R
94 86 93 jca ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R ∧ ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ≠ 0 R
95 5 ralrimiva ⊢ φ → ∀ n ∈ N A ≠ 0 R
96 95 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → ∀ n ∈ N A ≠ 0 R
97 rspcsbnea ⊢ z ∈ N ∧ ∀ n ∈ N A ≠ 0 R → ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
98 68 96 97 syl2anc ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
99 98 adantr ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
100 76 99 jca ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ⦋ z / n⦌ A ∈ Base R ∧ ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
101 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
102 1 101 mgpplusg ⊢ ⋅ R = + G
103 102 eqcomi ⊢ + G = ⋅ R
104 62 103 32 domnmuln0 ⊢ R ∈ Domn ∧ ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ∈ Base R ∧ ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A ≠ 0 R ∧ ⦋ z / n⦌ A ∈ Base R ∧ ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A + G ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
105 84 94 100 104 syl3anc ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G m ∈ y ⦋ m / n⦌ A + G ⦋ z / n⦌ A ≠ 0 R
106 81 105 eqnetrd ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y ∧ ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G n ∈ y ∪ z A ≠ 0 R
107 106 ex ⊢ φ ∧ y ⊆ N ∧ z ∈ N ∖ y → ∑ G n ∈ y A ≠ 0 R → ∑ G n ∈ y ∪ z A ≠ 0 R
108 8 11 14 17 36 107 3 findcard2d ⊢ φ → ∑ G n ∈ N A ≠ 0 R