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Theorem isdomn3

Description: Nonzero elements form a multiplicative submonoid of any domain. (Contributed by Stefan O'Rear, 11-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses isdomn3.b ⊢ B = Base R
isdomn3.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
isdomn3.u ⊢ U = mulGrp R
Assertion isdomn3 ⊢ R ∈ Domn ↔ R ∈ Ring ∧ B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isdomn3.b ⊢ B = Base R
2 isdomn3.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
3 isdomn3.u ⊢ U = mulGrp R
4 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
5 1 4 2 isdomn ⊢ R ∈ Domn ↔ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙
6 eqid ⊢ 1 R = 1 R
7 6 2 isnzr ⊢ R ∈ NzRing ↔ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙
8 7 anbi1i ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙
9 anass ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙
10 8 9 bitri ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙
11 1 6 ringidcl ⊢ R ∈ Ring → 1 R ∈ B
12 eldifsn ⊢ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ 1 R ∈ B ∧ 1 R ≠ 0 ˙
13 12 baibr ⊢ 1 R ∈ B → 1 R ≠ 0 ˙ ↔ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙
14 11 13 syl ⊢ R ∈ Ring → 1 R ≠ 0 ˙ ↔ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙
15 1 4 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ⋅ R y ∈ B
16 15 3expb ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ⋅ R y ∈ B
17 16 biantrurd ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ x ⋅ R y ∈ B ∧ x ⋅ R y ≠ 0 ˙
18 eldifsn ⊢ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ⋅ R y ∈ B ∧ x ⋅ R y ≠ 0 ˙
19 17 18 bitr4di ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
20 19 imbi2d ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
21 20 2ralbidva ⊢ R ∈ Ring → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
22 con34b ⊢ x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ ¬ x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ → ¬ x ⋅ R y = 0 ˙
23 neanior ⊢ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ ↔ ¬ x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙
24 df-ne ⊢ x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ ¬ x ⋅ R y = 0 ˙
25 23 24 imbi12i ⊢ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ≠ 0 ˙ ↔ ¬ x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ → ¬ x ⋅ R y = 0 ˙
26 22 25 bitr4i ⊢ x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ≠ 0 ˙
27 26 2ralbii ⊢ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ≠ 0 ˙
28 impexp ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
29 an4 ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
30 eldifsn ⊢ x ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙
31 eldifsn ⊢ y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
32 30 31 anbi12i ⊢ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
33 29 32 bitr4i ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙
34 33 imbi1i ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
35 28 34 bitr3i ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
36 35 2albii ⊢ ∀ x ∀ y x ∈ B ∧ y ∈ B → x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ ∀ x ∀ y x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
37 r2al ⊢ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ ∀ x ∀ y x ∈ B ∧ y ∈ B → x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
38 r2al ⊢ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ ∀ x ∀ y x ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
39 36 37 38 3bitr4ri ⊢ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ≠ 0 ˙ ∧ y ≠ 0 ˙ → x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
40 21 27 39 3bitr4g ⊢ R ∈ Ring → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
41 14 40 anbi12d ⊢ R ∈ Ring → 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
42 3 ringmgp ⊢ R ∈ Ring → U ∈ Mnd
43 3 1 mgpbas ⊢ B = Base U
44 3 6 ringidval ⊢ 1 R = 0 U
45 3 4 mgpplusg ⊢ ⋅ R = + U
46 43 44 45 issubm ⊢ U ∈ Mnd → B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U ↔ B ∖ 0 ˙ ⊆ B ∧ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
47 3anass ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B ∧ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ B ∖ 0 ˙ ⊆ B ∧ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
48 46 47 bitrdi ⊢ U ∈ Mnd → B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U ↔ B ∖ 0 ˙ ⊆ B ∧ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
49 difss ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B
50 49 biantrur ⊢ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ B ∖ 0 ˙ ⊆ B ∧ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
51 48 50 bitr4di ⊢ U ∈ Mnd → B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U ↔ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
52 42 51 syl ⊢ R ∈ Ring → B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U ↔ 1 R ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∀ y ∈ B ∖ 0 ˙ x ⋅ R y ∈ B ∖ 0 ˙
53 41 52 bitr4d ⊢ R ∈ Ring → 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U
54 53 pm5.32i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 R ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U
55 10 54 bitri ⊢ R ∈ NzRing ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B x ⋅ R y = 0 ˙ → x = 0 ˙ ∨ y = 0 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U
56 5 55 bitri ⊢ R ∈ Domn ↔ R ∈ Ring ∧ B ∖ 0 ˙ ∈ SubMnd ⁡ U