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Theorem lidldomn1

Description: If a (left) ideal (which is not the zero ideal) of a domain has a multiplicative identity element, the identity element is the identity of the domain. (Contributed by AV, 17-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses lidldomn1.l L = LIdeal R
lidldomn1.t · ˙ = R
lidldomn1.1 1 ˙ = 1 R
lidldomn1.0 0 ˙ = 0 R
Assertion lidldomn1 R Domn U L U 0 ˙ I U x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I = 1 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lidldomn1.l L = LIdeal R
2 lidldomn1.t · ˙ = R
3 lidldomn1.1 1 ˙ = 1 R
4 lidldomn1.0 0 ˙ = 0 R
5 domnring R Domn R Ring
6 5 3ad2ant1 R Domn U L U 0 ˙ I U R Ring
7 simp2l R Domn U L U 0 ˙ I U U L
8 simp2r R Domn U L U 0 ˙ I U U 0 ˙
9 1 4 lidlnz R Ring U L U 0 ˙ y U y 0 ˙
10 6 7 8 9 syl3anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙
11 oveq2 x = y I · ˙ x = I · ˙ y
12 id x = y x = y
13 11 12 eqeq12d x = y I · ˙ x = x I · ˙ y = y
14 oveq1 x = y x · ˙ I = y · ˙ I
15 14 12 eqeq12d x = y x · ˙ I = x y · ˙ I = y
16 13 15 anbi12d x = y I · ˙ x = x x · ˙ I = x I · ˙ y = y y · ˙ I = y
17 16 rspcva y U x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I · ˙ y = y y · ˙ I = y
18 6 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ R Ring
19 eqid Base R = Base R
20 19 1 lidlss U L U Base R
21 20 adantr U L U 0 ˙ U Base R
22 21 3ad2ant2 R Domn U L U 0 ˙ I U U Base R
23 22 sseld R Domn U L U 0 ˙ I U y U y Base R
24 23 com12 y U R Domn U L U 0 ˙ I U y Base R
25 24 adantr y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U y Base R
26 25 impcom R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ y Base R
27 19 2 3 ringlidm R Ring y Base R 1 ˙ · ˙ y = y
28 18 26 27 syl2anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ · ˙ y = y
29 eqeq2 y = 1 ˙ · ˙ y I · ˙ y = y I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y
30 29 eqcoms 1 ˙ · ˙ y = y I · ˙ y = y I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y
31 30 adantl R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ · ˙ y = y I · ˙ y = y I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y
32 ringgrp R Ring R Grp
33 5 32 syl R Domn R Grp
34 33 3ad2ant1 R Domn U L U 0 ˙ I U R Grp
35 34 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ R Grp
36 21 sseld U L U 0 ˙ I U I Base R
37 36 a1i R Domn U L U 0 ˙ I U I Base R
38 37 3imp R Domn U L U 0 ˙ I U I Base R
39 38 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I Base R
40 19 2 ringcl R Ring I Base R y Base R I · ˙ y Base R
41 18 39 26 40 syl3anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y Base R
42 19 3 ringidcl R Ring 1 ˙ Base R
43 5 42 syl R Domn 1 ˙ Base R
44 43 3ad2ant1 R Domn U L U 0 ˙ I U 1 ˙ Base R
45 44 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ Base R
46 19 2 ringcl R Ring 1 ˙ Base R y Base R 1 ˙ · ˙ y Base R
47 18 45 26 46 syl3anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ · ˙ y Base R
48 eqid - R = - R
49 19 4 48 grpsubeq0 R Grp I · ˙ y Base R 1 ˙ · ˙ y Base R I · ˙ y - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y
50 35 41 47 49 syl3anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y
51 19 2 48 18 39 45 26 rngsubdir R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ · ˙ y = I · ˙ y - R 1 ˙ · ˙ y
52 51 eqeq1d R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I · ˙ y - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙
53 simpl1 R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ R Domn
54 34 38 44 3jca R Domn U L U 0 ˙ I U R Grp I Base R 1 ˙ Base R
55 54 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ R Grp I Base R 1 ˙ Base R
56 19 48 grpsubcl R Grp I Base R 1 ˙ Base R I - R 1 ˙ Base R
57 55 56 syl R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ Base R
58 19 2 4 domneq0 R Domn I - R 1 ˙ Base R y Base R I - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I - R 1 ˙ = 0 ˙ y = 0 ˙
59 53 57 26 58 syl3anc R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I - R 1 ˙ = 0 ˙ y = 0 ˙
60 19 4 48 grpsubeq0 R Grp I Base R 1 ˙ Base R I - R 1 ˙ = 0 ˙ I = 1 ˙
61 55 60 syl R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ = 0 ˙ I = 1 ˙
62 61 biimpd R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ = 0 ˙ I = 1 ˙
63 eqneqall y = 0 ˙ y 0 ˙ I = 1 ˙
64 63 com12 y 0 ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
65 64 adantl y U y 0 ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
66 65 adantl R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
67 62 66 jaod R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ = 0 ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
68 59 67 sylbid R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
69 52 68 sylbird R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y - R 1 ˙ · ˙ y = 0 ˙ I = 1 ˙
70 50 69 sylbird R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y I = 1 ˙
71 70 adantr R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ · ˙ y = y I · ˙ y = 1 ˙ · ˙ y I = 1 ˙
72 31 71 sylbid R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ 1 ˙ · ˙ y = y I · ˙ y = y I = 1 ˙
73 28 72 mpdan R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y = y I = 1 ˙
74 73 ex R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ I · ˙ y = y I = 1 ˙
75 74 com13 I · ˙ y = y y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
76 75 expd I · ˙ y = y y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
77 76 adantr I · ˙ y = y y · ˙ I = y y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
78 17 77 syl y U x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
79 78 ex y U x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
80 79 pm2.43b x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x y U y 0 ˙ R Domn U L U 0 ˙ I U I = 1 ˙
81 80 com14 R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I = 1 ˙
82 81 imp R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I = 1 ˙
83 82 rexlimdva R Domn U L U 0 ˙ I U y U y 0 ˙ x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I = 1 ˙
84 10 83 mpd R Domn U L U 0 ˙ I U x U I · ˙ x = x x · ˙ I = x I = 1 ˙