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Theorem irredmul

Description: If product of two elements is irreducible, then one of the elements must be a unit. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses irredn0.i ⊢ I = Irred ⁡ R
irredmul.b ⊢ B = Base R
irredmul.u ⊢ U = Unit ⁡ R
irredmul.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
Assertion irredmul ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X · ˙ Y ∈ I → X ∈ U ∨ Y ∈ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 irredn0.i ⊢ I = Irred ⁡ R
2 irredmul.b ⊢ B = Base R
3 irredmul.u ⊢ U = Unit ⁡ R
4 irredmul.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
5 2 3 1 4 isirred2 ⊢ X · ˙ Y ∈ I ↔ X · ˙ Y ∈ B ∧ ¬ X · ˙ Y ∈ U ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x · ˙ y = X · ˙ Y → x ∈ U ∨ y ∈ U
6 5 simp3bi ⊢ X · ˙ Y ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x · ˙ y = X · ˙ Y → x ∈ U ∨ y ∈ U
7 eqid ⊢ X · ˙ Y = X · ˙ Y
8 oveq1 ⊢ x = X → x · ˙ y = X · ˙ y
9 8 eqeq1d ⊢ x = X → x · ˙ y = X · ˙ Y ↔ X · ˙ y = X · ˙ Y
10 eleq1 ⊢ x = X → x ∈ U ↔ X ∈ U
11 10 orbi1d ⊢ x = X → x ∈ U ∨ y ∈ U ↔ X ∈ U ∨ y ∈ U
12 9 11 imbi12d ⊢ x = X → x · ˙ y = X · ˙ Y → x ∈ U ∨ y ∈ U ↔ X · ˙ y = X · ˙ Y → X ∈ U ∨ y ∈ U
13 oveq2 ⊢ y = Y → X · ˙ y = X · ˙ Y
14 13 eqeq1d ⊢ y = Y → X · ˙ y = X · ˙ Y ↔ X · ˙ Y = X · ˙ Y
15 eleq1 ⊢ y = Y → y ∈ U ↔ Y ∈ U
16 15 orbi2d ⊢ y = Y → X ∈ U ∨ y ∈ U ↔ X ∈ U ∨ Y ∈ U
17 14 16 imbi12d ⊢ y = Y → X · ˙ y = X · ˙ Y → X ∈ U ∨ y ∈ U ↔ X · ˙ Y = X · ˙ Y → X ∈ U ∨ Y ∈ U
18 12 17 rspc2v ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x · ˙ y = X · ˙ Y → x ∈ U ∨ y ∈ U → X · ˙ Y = X · ˙ Y → X ∈ U ∨ Y ∈ U
19 7 18 mpii ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x · ˙ y = X · ˙ Y → x ∈ U ∨ y ∈ U → X ∈ U ∨ Y ∈ U
20 6 19 syl5 ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X · ˙ Y ∈ I → X ∈ U ∨ Y ∈ U
21 20 3impia ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X · ˙ Y ∈ I → X ∈ U ∨ Y ∈ U