Metamath Proof Explorer


Theorem isdrng3lem2

Description: Lemma for isdrng3 (for the right to left implication). Formerly part of proof for isdrng3 . (Contributed by Jeff Madsen, 8-Jun-2010) (Revised by AV, 22-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses isdrng3.b ⊢ B = Base R
isdrng3.0 ⊢ 0 ˙ = 0 R
isdrng3.1 ⊢ 1 ˙ = 1 R
isdrng3.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
Assertion isdrng3lem2 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙ ∈ Grp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isdrng3.b ⊢ B = Base R
2 isdrng3.0 ⊢ 0 ˙ = 0 R
3 isdrng3.1 ⊢ 1 ˙ = 1 R
4 isdrng3.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
5 1 isdrng3lem0 ⊢ Base mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙ = B ∖ 0 ˙
6 5 eqcomi ⊢ B ∖ 0 ˙ = Base mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙
7 6 a1i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → B ∖ 0 ˙ = Base mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙
8 1 fvexi ⊢ B ∈ V
9 8 a1i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → B ∈ V
10 9 difexd ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → B ∖ 0 ˙ ∈ V
11 eqid ⊢ mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙ = mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙
12 eqid ⊢ mulGrp R = mulGrp R
13 12 4 mgpplusg ⊢ · ˙ = + mulGrp R
14 11 13 ressplusg ⊢ B ∖ 0 ˙ ∈ V → · ˙ = + mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙
15 10 14 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → · ˙ = + mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙
16 simp1 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → R ∈ Ring
17 eldifi ⊢ a ∈ B ∖ 0 ˙ → a ∈ B
18 eldifi ⊢ b ∈ B ∖ 0 ˙ → b ∈ B
19 1 4 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B → a · ˙ b ∈ B
20 16 17 18 19 syl3an ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ∈ B
21 oveq2 ⊢ x = a → y · ˙ x = y · ˙ a
22 21 eqeq1d ⊢ x = a → y · ˙ x = 1 ˙ ↔ y · ˙ a = 1 ˙
23 22 rexbidv ⊢ x = a → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙
24 23 rspcv ⊢ a ∈ B ∖ 0 ˙ → ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙
25 24 imdistanri ⊢ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙
26 eldifsn ⊢ b ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ b ∈ B ∧ b ≠ 0 ˙
27 simp1 ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → R ∈ Ring
28 27 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → R ∈ Ring
29 simpl2 ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → a ∈ B
30 difss ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B
31 ssrexv ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → ∃ y ∈ B y · ˙ a = 1 ˙
32 30 31 ax-mp ⊢ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → ∃ y ∈ B y · ˙ a = 1 ˙
33 oveq1 ⊢ y = c → y · ˙ a = c · ˙ a
34 33 eqeq1d ⊢ y = c → y · ˙ a = 1 ˙ ↔ c · ˙ a = 1 ˙
35 34 cbvrexvw ⊢ ∃ y ∈ B y · ˙ a = 1 ˙ ↔ ∃ c ∈ B c · ˙ a = 1 ˙
36 32 35 sylib ⊢ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → ∃ c ∈ B c · ˙ a = 1 ˙
37 36 3ad2ant3 ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → ∃ c ∈ B c · ˙ a = 1 ˙
38 37 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → ∃ c ∈ B c · ˙ a = 1 ˙
39 simpr ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → b ∈ B
40 1 4 3 2 28 29 38 39 ringinvnzdiv ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ ↔ b = 0 ˙
41 40 biimpd ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ → b = 0 ˙
42 41 ex ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ → b = 0 ˙
43 17 42 syl3an2 ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ → b = 0 ˙
44 43 3expb ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ → b = 0 ˙
45 44 imp ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → a · ˙ b = 0 ˙ → b = 0 ˙
46 45 necon3d ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B → b ≠ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
47 46 impr ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B ∧ b ≠ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
48 26 47 sylan2b ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
49 48 an32s ⊢ R ∈ Ring ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
50 49 ancom2s ⊢ R ∈ Ring ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
51 25 50 sylan2 ⊢ R ∈ Ring ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
52 51 an42s ⊢ R ∈ Ring ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
53 52 exp32 ⊢ R ∈ Ring ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → a ∈ B ∖ 0 ˙ → b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
54 53 3adant2 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → a ∈ B ∖ 0 ˙ → b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
55 54 3imp ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ≠ 0 ˙
56 20 55 eldifsnd ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b ∈ B ∖ 0 ˙
57 eldifi ⊢ c ∈ B ∖ 0 ˙ → c ∈ B
58 17 18 57 3anim123i ⊢ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ c ∈ B ∖ 0 ˙ → a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ c ∈ B
59 1 4 ringass ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B ∧ b ∈ B ∧ c ∈ B → a · ˙ b · ˙ c = a · ˙ b · ˙ c
60 16 58 59 syl2an ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ b ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ c ∈ B ∖ 0 ˙ → a · ˙ b · ˙ c = a · ˙ b · ˙ c
61 1 3 ringidcl ⊢ R ∈ Ring → 1 ˙ ∈ B
62 nelsn ⊢ 1 ˙ ≠ 0 ˙ → ¬ 1 ˙ ∈ 0 ˙
63 61 62 anim12i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ → 1 ˙ ∈ B ∧ ¬ 1 ˙ ∈ 0 ˙
64 eldif ⊢ 1 ˙ ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ 1 ˙ ∈ B ∧ ¬ 1 ˙ ∈ 0 ˙
65 63 64 sylibr ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ → 1 ˙ ∈ B ∖ 0 ˙
66 65 3adant3 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → 1 ˙ ∈ B ∖ 0 ˙
67 1 4 3 ringlidm ⊢ R ∈ Ring ∧ a ∈ B → 1 ˙ · ˙ a = a
68 16 17 67 syl2an ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ → 1 ˙ · ˙ a = a
69 oveq1 ⊢ y = b → y · ˙ a = b · ˙ a
70 69 eqeq1d ⊢ y = b → y · ˙ a = 1 ˙ ↔ b · ˙ a = 1 ˙
71 70 cbvrexvw ⊢ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ a = 1 ˙ ↔ ∃ b ∈ B ∖ 0 ˙ b · ˙ a = 1 ˙
72 23 71 bitrdi ⊢ x = a → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ ∃ b ∈ B ∖ 0 ˙ b · ˙ a = 1 ˙
73 72 rspccv ⊢ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → a ∈ B ∖ 0 ˙ → ∃ b ∈ B ∖ 0 ˙ b · ˙ a = 1 ˙
74 73 3ad2ant3 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → a ∈ B ∖ 0 ˙ → ∃ b ∈ B ∖ 0 ˙ b · ˙ a = 1 ˙
75 74 imp ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ a ∈ B ∖ 0 ˙ → ∃ b ∈ B ∖ 0 ˙ b · ˙ a = 1 ˙
76 7 15 56 60 66 68 75 isgrpde ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → mulGrp R ↾ 𝑠 B ∖ 0 ˙ ∈ Grp