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Theorem lringuplu

Description: If the sum of two elements of a local ring is invertible, then at least one of the summands must be invertible. (Contributed by Jim Kingdon, 18-Feb-2025) (Revised by SN, 23-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses lring.b φ B = Base R
lring.u φ U = Unit R
lring.p φ + ˙ = + R
lring.l φ R LRing
lring.s φ X + ˙ Y U
lring.x φ X B
lring.y φ Y B
Assertion lringuplu φ X U Y U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lring.b φ B = Base R
2 lring.u φ U = Unit R
3 lring.p φ + ˙ = + R
4 lring.l φ R LRing
5 lring.s φ X + ˙ Y U
6 lring.x φ X B
7 lring.y φ Y B
8 lringring R LRing R Ring
9 4 8 syl φ R Ring
10 6 1 eleqtrd φ X Base R
11 5 2 eleqtrd φ X + ˙ Y Unit R
12 eqid Base R = Base R
13 eqid Unit R = Unit R
14 eqid / r R = / r R
15 eqid R = R
16 12 13 14 15 dvrcan1 R Ring X Base R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = X
17 9 10 11 16 syl3anc φ X / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = X
18 17 adantr φ X / r R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = X
19 9 adantr φ X / r R X + ˙ Y Unit R R Ring
20 simpr φ X / r R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y Unit R
21 11 adantr φ X / r R X + ˙ Y Unit R X + ˙ Y Unit R
22 13 15 unitmulcl R Ring X / r R X + ˙ Y Unit R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y Unit R
23 19 20 21 22 syl3anc φ X / r R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y Unit R
24 18 23 eqeltrrd φ X / r R X + ˙ Y Unit R X Unit R
25 2 adantr φ X / r R X + ˙ Y Unit R U = Unit R
26 24 25 eleqtrrd φ X / r R X + ˙ Y Unit R X U
27 26 orcd φ X / r R X + ˙ Y Unit R X U Y U
28 7 1 eleqtrd φ Y Base R
29 12 13 14 15 dvrcan1 R Ring Y Base R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = Y
30 9 28 11 29 syl3anc φ Y / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = Y
31 30 adantr φ Y / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y = Y
32 9 adantr φ Y / r R X + ˙ Y Unit R R Ring
33 simpr φ Y / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
34 11 adantr φ Y / r R X + ˙ Y Unit R X + ˙ Y Unit R
35 13 15 unitmulcl R Ring Y / r R X + ˙ Y Unit R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y Unit R
36 32 33 34 35 syl3anc φ Y / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y R X + ˙ Y Unit R
37 31 36 eqeltrrd φ Y / r R X + ˙ Y Unit R Y Unit R
38 2 adantr φ Y / r R X + ˙ Y Unit R U = Unit R
39 37 38 eleqtrrd φ Y / r R X + ˙ Y Unit R Y U
40 39 olcd φ Y / r R X + ˙ Y Unit R X U Y U
41 eqid + R = + R
42 12 13 41 14 dvrdir R Ring X Base R Y Base R X + ˙ Y Unit R X + R Y / r R X + ˙ Y = X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y
43 9 10 28 11 42 syl13anc φ X + R Y / r R X + ˙ Y = X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y
44 3 eqcomd φ + R = + ˙
45 44 oveqd φ X + R Y = X + ˙ Y
46 9 ringgrpd φ R Grp
47 12 41 46 10 28 grpcld φ X + R Y Base R
48 eqid 1 R = 1 R
49 12 13 14 48 dvreq1 R Ring X + R Y Base R X + ˙ Y Unit R X + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R X + R Y = X + ˙ Y
50 9 47 11 49 syl3anc φ X + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R X + R Y = X + ˙ Y
51 45 50 mpbird φ X + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R
52 43 51 eqtr3d φ X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R
53 oveq2 v = Y / r R X + ˙ Y X / r R X + ˙ Y + R v = X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y
54 53 eqeq1d v = Y / r R X + ˙ Y X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R
55 eleq1 v = Y / r R X + ˙ Y v Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
56 55 orbi2d v = Y / r R X + ˙ Y X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R X / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
57 54 56 imbi12d v = Y / r R X + ˙ Y X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
58 oveq1 u = X / r R X + ˙ Y u + R v = X / r R X + ˙ Y + R v
59 58 eqeq1d u = X / r R X + ˙ Y u + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R
60 eleq1 u = X / r R X + ˙ Y u Unit R X / r R X + ˙ Y Unit R
61 60 orbi1d u = X / r R X + ˙ Y u Unit R v Unit R X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R
62 59 61 imbi12d u = X / r R X + ˙ Y u + R v = 1 R u Unit R v Unit R X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R
63 62 ralbidv u = X / r R X + ˙ Y v Base R u + R v = 1 R u Unit R v Unit R v Base R X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R
64 12 41 48 13 islring R LRing R NzRing u Base R v Base R u + R v = 1 R u Unit R v Unit R
65 4 64 sylib φ R NzRing u Base R v Base R u + R v = 1 R u Unit R v Unit R
66 65 simprd φ u Base R v Base R u + R v = 1 R u Unit R v Unit R
67 12 13 14 dvrcl R Ring X Base R X + ˙ Y Unit R X / r R X + ˙ Y Base R
68 9 10 11 67 syl3anc φ X / r R X + ˙ Y Base R
69 63 66 68 rspcdva φ v Base R X / r R X + ˙ Y + R v = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R v Unit R
70 12 13 14 dvrcl R Ring Y Base R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Base R
71 9 28 11 70 syl3anc φ Y / r R X + ˙ Y Base R
72 57 69 71 rspcdva φ X / r R X + ˙ Y + R Y / r R X + ˙ Y = 1 R X / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
73 52 72 mpd φ X / r R X + ˙ Y Unit R Y / r R X + ˙ Y Unit R
74 27 40 73 mpjaodan φ X U Y U