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Theorem mulgrhm

Description: The powers of the element 1 give a ring homomorphism from ZZ to a ring. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015) (Revised by AV, 12-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses mulgghm2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
mulgghm2.f ⊢ F = n ∈ ℤ ⟼ n · ˙ 1 ˙
mulgrhm.1 ⊢ 1 ˙ = 1 R
Assertion mulgrhm ⊢ R ∈ Ring → F ∈ ℤ ring RingHom R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgghm2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
2 mulgghm2.f ⊢ F = n ∈ ℤ ⟼ n · ˙ 1 ˙
3 mulgrhm.1 ⊢ 1 ˙ = 1 R
4 zringbas ⊢ ℤ = Base ℤ ring
5 zring1 ⊢ 1 = 1 ℤ ring
6 zringmulr ⊢ × = ⋅ ℤ ring
7 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
8 zringring ⊢ ℤ ring ∈ Ring
9 8 a1i ⊢ R ∈ Ring → ℤ ring ∈ Ring
10 id ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Ring
11 1z ⊢ 1 ∈ ℤ
12 oveq1 ⊢ n = 1 → n · ˙ 1 ˙ = 1 · ˙ 1 ˙
13 ovex ⊢ 1 · ˙ 1 ˙ ∈ V
14 12 2 13 fvmpt ⊢ 1 ∈ ℤ → F ⁡ 1 = 1 · ˙ 1 ˙
15 11 14 ax-mp ⊢ F ⁡ 1 = 1 · ˙ 1 ˙
16 eqid ⊢ Base R = Base R
17 16 3 ringidcl ⊢ R ∈ Ring → 1 ˙ ∈ Base R
18 16 1 mulg1 ⊢ 1 ˙ ∈ Base R → 1 · ˙ 1 ˙ = 1 ˙
19 17 18 syl ⊢ R ∈ Ring → 1 · ˙ 1 ˙ = 1 ˙
20 15 19 eqtrid ⊢ R ∈ Ring → F ⁡ 1 = 1 ˙
21 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
22 21 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → R ∈ Grp
23 simprr ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → y ∈ ℤ
24 17 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → 1 ˙ ∈ Base R
25 16 1 mulgcl ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ Base R → y · ˙ 1 ˙ ∈ Base R
26 22 23 24 25 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → y · ˙ 1 ˙ ∈ Base R
27 16 7 3 ringlidm ⊢ R ∈ Ring ∧ y · ˙ 1 ˙ ∈ Base R → 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙ = y · ˙ 1 ˙
28 26 27 syldan ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙ = y · ˙ 1 ˙
29 28 oveq2d ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ y · ˙ 1 ˙
30 simpl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → R ∈ Ring
31 simprl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x ∈ ℤ
32 16 1 7 mulgass2 ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ Base R ∧ y · ˙ 1 ˙ ∈ Base R → x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙
33 30 31 24 26 32 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙
34 16 1 mulgass ⊢ R ∈ Grp ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ Base R → x ⁢ y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ y · ˙ 1 ˙
35 22 31 23 24 34 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x ⁢ y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ y · ˙ 1 ˙
36 29 33 35 3eqtr4rd ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x ⁢ y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙
37 zmulcl ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x ⁢ y ∈ ℤ
38 37 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x ⁢ y ∈ ℤ
39 oveq1 ⊢ n = x ⁢ y → n · ˙ 1 ˙ = x ⁢ y · ˙ 1 ˙
40 ovex ⊢ x ⁢ y · ˙ 1 ˙ ∈ V
41 39 2 40 fvmpt ⊢ x ⁢ y ∈ ℤ → F ⁡ x ⁢ y = x ⁢ y · ˙ 1 ˙
42 38 41 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x ⁢ y = x ⁢ y · ˙ 1 ˙
43 oveq1 ⊢ n = x → n · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙
44 ovex ⊢ x · ˙ 1 ˙ ∈ V
45 43 2 44 fvmpt ⊢ x ∈ ℤ → F ⁡ x = x · ˙ 1 ˙
46 oveq1 ⊢ n = y → n · ˙ 1 ˙ = y · ˙ 1 ˙
47 ovex ⊢ y · ˙ 1 ˙ ∈ V
48 46 2 47 fvmpt ⊢ y ∈ ℤ → F ⁡ y = y · ˙ 1 ˙
49 45 48 oveqan12d ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x ⋅ R F ⁡ y = x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙
50 49 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x ⋅ R F ⁡ y = x · ˙ 1 ˙ ⋅ R y · ˙ 1 ˙
51 36 42 50 3eqtr4d ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x ⁢ y = F ⁡ x ⋅ R F ⁡ y
52 1 2 16 mulgghm2 ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ Base R → F ∈ ℤ ring GrpHom R
53 21 17 52 syl2anc ⊢ R ∈ Ring → F ∈ ℤ ring GrpHom R
54 4 5 3 6 7 9 10 20 51 53 isrhm2d ⊢ R ∈ Ring → F ∈ ℤ ring RingHom R