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Theorem prdsringd

Description: A product of rings is a ring. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses prdsringd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
prdsringd.i ⊢ φ → I ∈ W
prdsringd.s ⊢ φ → S ∈ V
prdsringd.r ⊢ φ → R : I ⟶ Ring
Assertion prdsringd ⊢ φ → Y ∈ Ring

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prdsringd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
2 prdsringd.i ⊢ φ → I ∈ W
3 prdsringd.s ⊢ φ → S ∈ V
4 prdsringd.r ⊢ φ → R : I ⟶ Ring
5 ringgrp ⊢ x ∈ Ring → x ∈ Grp
6 5 ssriv ⊢ Ring ⊆ Grp
7 fss ⊢ R : I ⟶ Ring ∧ Ring ⊆ Grp → R : I ⟶ Grp
8 4 6 7 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ Grp
9 1 2 3 8 prdsgrpd ⊢ φ → Y ∈ Grp
10 eqid ⊢ S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R = S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
11 mgpf ⊢ mulGrp ↾ Ring : Ring ⟶ Mnd
12 fco2 ⊢ mulGrp ↾ Ring : Ring ⟶ Mnd ∧ R : I ⟶ Ring → mulGrp ∘ R : I ⟶ Mnd
13 11 4 12 sylancr ⊢ φ → mulGrp ∘ R : I ⟶ Mnd
14 10 2 3 13 prdsmndd ⊢ φ → S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∈ Mnd
15 eqidd ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base mulGrp Y
16 eqid ⊢ mulGrp Y = mulGrp Y
17 4 ffnd ⊢ φ → R Fn I
18 1 16 10 2 3 17 prdsmgp ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∧ + mulGrp Y = + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
19 18 simpld ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
20 18 simprd ⊢ φ → + mulGrp Y = + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
21 20 oveqdr ⊢ φ ∧ x ∈ Base mulGrp Y ∧ y ∈ Base mulGrp Y → x + mulGrp Y y = x + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R y
22 15 19 21 mndpropd ⊢ φ → mulGrp Y ∈ Mnd ↔ S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∈ Mnd
23 14 22 mpbird ⊢ φ → mulGrp Y ∈ Mnd
24 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R : I ⟶ Ring
25 24 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → R ⁡ w ∈ Ring
26 eqid ⊢ Base Y = Base Y
27 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → S ∈ V
28 27 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → S ∈ V
29 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → I ∈ W
30 29 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → I ∈ W
31 17 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R Fn I
32 31 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → R Fn I
33 simplr1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ∈ Base Y
34 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → w ∈ I
35 1 26 28 30 32 33 34 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
36 simpr2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y ∈ Base Y
37 36 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ∈ Base Y
38 1 26 28 30 32 37 34 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
39 simpr3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → z ∈ Base Y
40 39 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → z ∈ Base Y
41 1 26 28 30 32 40 34 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
42 eqid ⊢ Base R ⁡ w = Base R ⁡ w
43 eqid ⊢ + R ⁡ w = + R ⁡ w
44 eqid ⊢ ⋅ R ⁡ w = ⋅ R ⁡ w
45 42 43 44 ringdi ⊢ R ⁡ w ∈ Ring ∧ x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
46 25 35 38 41 45 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
47 eqid ⊢ + Y = + Y
48 1 26 28 30 32 37 40 47 34 prdsplusgfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y + Y z ⁡ w = y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w
49 48 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w
50 eqid ⊢ ⋅ Y = ⋅ Y
51 1 26 28 30 32 33 37 50 34 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y y ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w
52 1 26 28 30 32 33 40 50 34 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
53 51 52 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
54 46 49 53 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
55 54 mpteq2dva ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → w ∈ I ⟼ x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
56 simpr1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ∈ Base Y
57 ringmnd ⊢ x ∈ Ring → x ∈ Mnd
58 57 ssriv ⊢ Ring ⊆ Mnd
59 fss ⊢ R : I ⟶ Ring ∧ Ring ⊆ Mnd → R : I ⟶ Mnd
60 4 58 59 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ Mnd
61 60 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R : I ⟶ Mnd
62 1 26 47 27 29 61 36 39 prdsplusgcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y + Y z ∈ Base Y
63 1 26 27 29 31 56 62 50 prdsmulrval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = w ∈ I ⟼ x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w
64 1 26 50 27 29 24 56 36 prdsmulrcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y ∈ Base Y
65 1 26 50 27 29 24 56 39 prdsmulrcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y z ∈ Base Y
66 1 26 27 29 31 64 65 47 prdsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
67 55 63 66 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z
68 42 43 44 ringdir ⊢ R ⁡ w ∈ Ring ∧ x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w → x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
69 25 35 38 41 68 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
70 1 26 28 30 32 33 37 47 34 prdsplusgfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w = x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w
71 70 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
72 1 26 28 30 32 37 40 50 34 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ⋅ Y z ⁡ w = y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
73 52 72 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
74 69 71 73 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
75 74 mpteq2dva ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → w ∈ I ⟼ x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
76 1 26 47 27 29 61 56 36 prdsplusgcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ∈ Base Y
77 1 26 27 29 31 76 39 50 prdsmulrval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
78 1 26 50 27 29 24 36 39 prdsmulrcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y ⋅ Y z ∈ Base Y
79 1 26 27 29 31 65 78 47 prdsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
80 75 77 79 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
81 67 80 jca ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
82 81 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base Y ∀ y ∈ Base Y ∀ z ∈ Base Y x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
83 26 16 47 50 isring ⊢ Y ∈ Ring ↔ Y ∈ Grp ∧ mulGrp Y ∈ Mnd ∧ ∀ x ∈ Base Y ∀ y ∈ Base Y ∀ z ∈ Base Y x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
84 9 23 82 83 syl3anbrc ⊢ φ → Y ∈ Ring