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Theorem isdrng5

Description: A division ring is a ring in which 1 =/= 0 and every nonzero element is invertible. (Contributed by Jeff Madsen, 8-Jun-2010) (Revised by AV, 23-Jul-2026)

Ref Expression
Hypotheses isdrng3.b ⊢ B = Base R
isdrng3.0 ⊢ 0 ˙ = 0 R
isdrng3.1 ⊢ 1 ˙ = 1 R
isdrng3.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
Assertion isdrng5 ⊢ R ∈ DivRing ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙

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 2 3 4 isdrng3 ⊢ R ∈ DivRing ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
6 eldifi ⊢ x ∈ B ∖ 0 ˙ → x ∈ B
7 difss ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B
8 ssrexv ⊢ B ∖ 0 ˙ ⊆ B → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
9 7 8 ax-mp ⊢ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ → ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
10 1 4 2 ringlz ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B → 0 ˙ · ˙ x = 0 ˙
11 oveq1 ⊢ y = 0 ˙ → y · ˙ x = 0 ˙ · ˙ x
12 11 eqeq1d ⊢ y = 0 ˙ → y · ˙ x = 0 ˙ ↔ 0 ˙ · ˙ x = 0 ˙
13 10 12 syl5ibrcom ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B → y = 0 ˙ → y · ˙ x = 0 ˙
14 13 necon3d ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B → y · ˙ x ≠ 0 ˙ → y ≠ 0 ˙
15 neeq1 ⊢ y · ˙ x = 1 ˙ → y · ˙ x ≠ 0 ˙ ↔ 1 ˙ ≠ 0 ˙
16 15 biimparc ⊢ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y · ˙ x ≠ 0 ˙
17 14 16 impel ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ B ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ≠ 0 ˙
18 17 an4s ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ≠ 0 ˙
19 18 anassrs ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ≠ 0 ˙
20 pm3.2 ⊢ y ∈ B → y ≠ 0 ˙ → y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
21 19 20 syl5com ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ∈ B → y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
22 eldifsn ⊢ y ∈ B ∖ 0 ˙ ↔ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙
23 21 22 imbitrrdi ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ∈ B → y ∈ B ∖ 0 ˙
24 23 imdistanda ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B → y · ˙ x = 1 ˙ ∧ y ∈ B → y · ˙ x = 1 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙
25 ancom ⊢ y ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ y ∈ B
26 ancom ⊢ y ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ y · ˙ x = 1 ˙ ∧ y ∈ B ∖ 0 ˙
27 24 25 26 3imtr4g ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B → y ∈ B ∧ y · ˙ x = 1 ˙ → y ∈ B ∖ 0 ˙ ∧ y · ˙ x = 1 ˙
28 27 reximdv2 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙ → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
29 9 28 impbid2 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
30 6 29 sylan2 ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∖ 0 ˙ → ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
31 30 ralbidva ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ → ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
32 31 pm5.32i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
33 df-3an ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
34 df-3an ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
35 32 33 34 3bitr4i ⊢ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B ∖ 0 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙
36 5 35 bitri ⊢ R ∈ DivRing ↔ R ∈ Ring ∧ 1 ˙ ≠ 0 ˙ ∧ ∀ x ∈ B ∖ 0 ˙ ∃ y ∈ B y · ˙ x = 1 ˙