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Theorem isrnghm

Description: A function is a non-unital ring homomorphism iff it is a group homomorphism and preserves multiplication. (Contributed by AV, 22-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses isrnghm.b ⊢ B = Base R
isrnghm.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
isrnghm.m ⊢ ∗ ˙ = ⋅ S
Assertion isrnghm ⊢ F ∈ R RngHom S ↔ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng ∧ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isrnghm.b ⊢ B = Base R
2 isrnghm.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
3 isrnghm.m ⊢ ∗ ˙ = ⋅ S
4 rnghmrcl ⊢ F ∈ R RngHom S → R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng
5 eqid ⊢ Base S = Base S
6 eqid ⊢ + R = + R
7 eqid ⊢ + S = + S
8 1 2 3 5 6 7 rnghmval ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → R RngHom S = f ∈ Base S B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y
9 8 eleq2d ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ R RngHom S ↔ F ∈ f ∈ Base S B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y
10 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x + R y = F ⁡ x + R y
11 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x = F ⁡ x
12 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ y = F ⁡ y
13 11 12 oveq12d ⊢ f = F → f ⁡ x + S f ⁡ y = F ⁡ x + S F ⁡ y
14 10 13 eqeq12d ⊢ f = F → f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ↔ F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
15 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x · ˙ y
16 11 12 oveq12d ⊢ f = F → f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
17 15 16 eqeq12d ⊢ f = F → f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y ↔ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
18 14 17 anbi12d ⊢ f = F → f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y ↔ F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
19 18 2ralbidv ⊢ f = F → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
20 19 elrab ⊢ F ∈ f ∈ Base S B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y ↔ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
21 r19.26-2 ⊢ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
22 21 anbi2i ⊢ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
23 anass ⊢ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
24 22 23 bitr4i ⊢ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
25 1 5 6 7 isghm ⊢ F ∈ R GrpHom S ↔ R ∈ Grp ∧ S ∈ Grp ∧ F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
26 fvex ⊢ Base S ∈ V
27 1 fvexi ⊢ B ∈ V
28 26 27 pm3.2i ⊢ Base S ∈ V ∧ B ∈ V
29 elmapg ⊢ Base S ∈ V ∧ B ∈ V → F ∈ Base S B ↔ F : B ⟶ Base S
30 28 29 mp1i ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ Base S B ↔ F : B ⟶ Base S
31 30 anbi1d ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ↔ F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
32 rngabl ⊢ R ∈ Rng → R ∈ Abel
33 ablgrp ⊢ R ∈ Abel → R ∈ Grp
34 32 33 syl ⊢ R ∈ Rng → R ∈ Grp
35 rngabl ⊢ S ∈ Rng → S ∈ Abel
36 ablgrp ⊢ S ∈ Abel → S ∈ Grp
37 35 36 syl ⊢ S ∈ Rng → S ∈ Grp
38 ibar ⊢ R ∈ Grp ∧ S ∈ Grp → F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ↔ R ∈ Grp ∧ S ∈ Grp ∧ F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
39 34 37 38 syl2an ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ↔ R ∈ Grp ∧ S ∈ Grp ∧ F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
40 31 39 bitr2d ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → R ∈ Grp ∧ S ∈ Grp ∧ F : B ⟶ Base S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ↔ F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y
41 25 40 bitr2id ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ↔ F ∈ R GrpHom S
42 41 anbi1d ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
43 24 42 bitrid ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ Base S B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + R y = F ⁡ x + S F ⁡ y ∧ F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y ↔ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
44 20 43 bitrid ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ f ∈ Base S B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + R y = f ⁡ x + S f ⁡ y ∧ f ⁡ x · ˙ y = f ⁡ x ∗ ˙ f ⁡ y ↔ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
45 9 44 bitrd ⊢ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng → F ∈ R RngHom S ↔ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y
46 4 45 biadanii ⊢ F ∈ R RngHom S ↔ R ∈ Rng ∧ S ∈ Rng ∧ F ∈ R GrpHom S ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ∗ ˙ F ⁡ y