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Theorem qqhrhm

Description: The QQHom homomorphism is a ring homomorphism if the target structure is a field. If the target structure is a division ring, it is a group homomorphism, but not a ring homomorphism, because it does not preserve the ring multiplication operation. (Contributed by Thierry Arnoux, 29-Oct-2017)

Ref Expression
Hypotheses qqhval2.0 B = Base R
qqhval2.1 × ˙ = / r R
qqhval2.2 L = ℤRHom R
qqhrhm.1 Q = fld 𝑠
Assertion qqhrhm R Field chr R = 0 ℚHom R Q RingHom R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qqhval2.0 B = Base R
2 qqhval2.1 × ˙ = / r R
3 qqhval2.2 L = ℤRHom R
4 qqhrhm.1 Q = fld 𝑠
5 4 qrngbas = Base Q
6 4 qrng1 1 = 1 Q
7 eqid 1 R = 1 R
8 qex V
9 cnfldmul × = fld
10 4 9 ressmulr V × = Q
11 8 10 ax-mp × = Q
12 eqid R = R
13 4 qdrng Q DivRing
14 drngring Q DivRing Q Ring
15 13 14 mp1i R Field chr R = 0 Q Ring
16 isfld R Field R DivRing R CRing
17 16 simplbi R Field R DivRing
18 17 adantr R Field chr R = 0 R DivRing
19 drngring R DivRing R Ring
20 18 19 syl R Field chr R = 0 R Ring
21 1 2 3 qqh1 R DivRing chr R = 0 ℚHom R 1 = 1 R
22 17 21 sylan R Field chr R = 0 ℚHom R 1 = 1 R
23 eqid Unit R = Unit R
24 eqid + R = + R
25 16 simprbi R Field R CRing
26 25 ad2antrr R Field chr R = 0 x y R CRing
27 3 zrhrhm R Ring L ring RingHom R
28 zringbas = Base ring
29 28 1 rhmf L ring RingHom R L : B
30 20 27 29 3syl R Field chr R = 0 L : B
31 30 adantr R Field chr R = 0 x y L : B
32 qnumcl x numer x
33 32 ad2antrl R Field chr R = 0 x y numer x
34 31 33 ffvelrnd R Field chr R = 0 x y L numer x B
35 17 ad2antrr R Field chr R = 0 x y R DivRing
36 simplr R Field chr R = 0 x y chr R = 0
37 35 36 jca R Field chr R = 0 x y R DivRing chr R = 0
38 qdencl x denom x
39 38 ad2antrl R Field chr R = 0 x y denom x
40 39 nnzd R Field chr R = 0 x y denom x
41 39 nnne0d R Field chr R = 0 x y denom x 0
42 eqid 0 R = 0 R
43 1 3 42 elzrhunit R DivRing chr R = 0 denom x denom x 0 L denom x Unit R
44 37 40 41 43 syl12anc R Field chr R = 0 x y L denom x Unit R
45 qnumcl y numer y
46 45 ad2antll R Field chr R = 0 x y numer y
47 31 46 ffvelrnd R Field chr R = 0 x y L numer y B
48 qdencl y denom y
49 48 ad2antll R Field chr R = 0 x y denom y
50 49 nnzd R Field chr R = 0 x y denom y
51 49 nnne0d R Field chr R = 0 x y denom y 0
52 1 3 42 elzrhunit R DivRing chr R = 0 denom y denom y 0 L denom y Unit R
53 37 50 51 52 syl12anc R Field chr R = 0 x y L denom y Unit R
54 1 23 24 2 12 26 34 44 47 53 rdivmuldivd R Field chr R = 0 x y L numer x × ˙ L denom x R L numer y × ˙ L denom y = L numer x R L numer y × ˙ L denom x R L denom y
55 qeqnumdivden x x = numer x denom x
56 55 fveq2d x ℚHom R x = ℚHom R numer x denom x
57 56 ad2antrl R Field chr R = 0 x y ℚHom R x = ℚHom R numer x denom x
58 1 2 3 qqhvq R DivRing chr R = 0 numer x denom x denom x 0 ℚHom R numer x denom x = L numer x × ˙ L denom x
59 37 33 40 41 58 syl13anc R Field chr R = 0 x y ℚHom R numer x denom x = L numer x × ˙ L denom x
60 57 59 eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R x = L numer x × ˙ L denom x
61 qeqnumdivden y y = numer y denom y
62 61 fveq2d y ℚHom R y = ℚHom R numer y denom y
63 62 ad2antll R Field chr R = 0 x y ℚHom R y = ℚHom R numer y denom y
64 1 2 3 qqhvq R DivRing chr R = 0 numer y denom y denom y 0 ℚHom R numer y denom y = L numer y × ˙ L denom y
65 37 46 50 51 64 syl13anc R Field chr R = 0 x y ℚHom R numer y denom y = L numer y × ˙ L denom y
66 63 65 eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R y = L numer y × ˙ L denom y
67 60 66 oveq12d R Field chr R = 0 x y ℚHom R x R ℚHom R y = L numer x × ˙ L denom x R L numer y × ˙ L denom y
68 55 ad2antrl R Field chr R = 0 x y x = numer x denom x
69 61 ad2antll R Field chr R = 0 x y y = numer y denom y
70 68 69 oveq12d R Field chr R = 0 x y x y = numer x denom x numer y denom y
71 33 zcnd R Field chr R = 0 x y numer x
72 40 zcnd R Field chr R = 0 x y denom x
73 46 zcnd R Field chr R = 0 x y numer y
74 50 zcnd R Field chr R = 0 x y denom y
75 71 72 73 74 41 51 divmuldivd R Field chr R = 0 x y numer x denom x numer y denom y = numer x numer y denom x denom y
76 70 75 eqtrd R Field chr R = 0 x y x y = numer x numer y denom x denom y
77 76 fveq2d R Field chr R = 0 x y ℚHom R x y = ℚHom R numer x numer y denom x denom y
78 33 46 zmulcld R Field chr R = 0 x y numer x numer y
79 40 50 zmulcld R Field chr R = 0 x y denom x denom y
80 72 74 41 51 mulne0d R Field chr R = 0 x y denom x denom y 0
81 1 2 3 qqhvq R DivRing chr R = 0 numer x numer y denom x denom y denom x denom y 0 ℚHom R numer x numer y denom x denom y = L numer x numer y × ˙ L denom x denom y
82 37 78 79 80 81 syl13anc R Field chr R = 0 x y ℚHom R numer x numer y denom x denom y = L numer x numer y × ˙ L denom x denom y
83 35 19 syl R Field chr R = 0 x y R Ring
84 83 27 syl R Field chr R = 0 x y L ring RingHom R
85 zringmulr × = ring
86 28 85 12 rhmmul L ring RingHom R numer x numer y L numer x numer y = L numer x R L numer y
87 84 33 46 86 syl3anc R Field chr R = 0 x y L numer x numer y = L numer x R L numer y
88 28 85 12 rhmmul L ring RingHom R denom x denom y L denom x denom y = L denom x R L denom y
89 84 40 50 88 syl3anc R Field chr R = 0 x y L denom x denom y = L denom x R L denom y
90 87 89 oveq12d R Field chr R = 0 x y L numer x numer y × ˙ L denom x denom y = L numer x R L numer y × ˙ L denom x R L denom y
91 77 82 90 3eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R x y = L numer x R L numer y × ˙ L denom x R L denom y
92 54 67 91 3eqtr4rd R Field chr R = 0 x y ℚHom R x y = ℚHom R x R ℚHom R y
93 cnfldadd + = + fld
94 4 93 ressplusg V + = + Q
95 8 94 ax-mp + = + Q
96 1 2 3 qqhf R DivRing chr R = 0 ℚHom R : B
97 17 96 sylan R Field chr R = 0 ℚHom R : B
98 33 50 zmulcld R Field chr R = 0 x y numer x denom y
99 31 98 ffvelrnd R Field chr R = 0 x y L numer x denom y B
100 46 40 zmulcld R Field chr R = 0 x y numer y denom x
101 31 100 ffvelrnd R Field chr R = 0 x y L numer y denom x B
102 23 12 unitmulcl R Ring L denom x Unit R L denom y Unit R L denom x R L denom y Unit R
103 83 44 53 102 syl3anc R Field chr R = 0 x y L denom x R L denom y Unit R
104 89 103 eqeltrd R Field chr R = 0 x y L denom x denom y Unit R
105 1 23 24 2 dvrdir R Ring L numer x denom y B L numer y denom x B L denom x denom y Unit R L numer x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
106 83 99 101 104 105 syl13anc R Field chr R = 0 x y L numer x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
107 68 69 oveq12d R Field chr R = 0 x y x + y = numer x denom x + numer y denom y
108 71 72 73 74 41 51 divadddivd R Field chr R = 0 x y numer x denom x + numer y denom y = numer x denom y + numer y denom x denom x denom y
109 107 108 eqtrd R Field chr R = 0 x y x + y = numer x denom y + numer y denom x denom x denom y
110 109 fveq2d R Field chr R = 0 x y ℚHom R x + y = ℚHom R numer x denom y + numer y denom x denom x denom y
111 98 100 zaddcld R Field chr R = 0 x y numer x denom y + numer y denom x
112 1 2 3 qqhvq R DivRing chr R = 0 numer x denom y + numer y denom x denom x denom y denom x denom y 0 ℚHom R numer x denom y + numer y denom x denom x denom y = L numer x denom y + numer y denom x × ˙ L denom x denom y
113 37 111 79 80 112 syl13anc R Field chr R = 0 x y ℚHom R numer x denom y + numer y denom x denom x denom y = L numer x denom y + numer y denom x × ˙ L denom x denom y
114 rhmghm L ring RingHom R L ring GrpHom R
115 84 114 syl R Field chr R = 0 x y L ring GrpHom R
116 zringplusg + = + ring
117 28 116 24 ghmlin L ring GrpHom R numer x denom y numer y denom x L numer x denom y + numer y denom x = L numer x denom y + R L numer y denom x
118 117 oveq1d L ring GrpHom R numer x denom y numer y denom x L numer x denom y + numer y denom x × ˙ L denom x denom y = L numer x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
119 115 98 100 118 syl3anc R Field chr R = 0 x y L numer x denom y + numer y denom x × ˙ L denom x denom y = L numer x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
120 110 113 119 3eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R x + y = L numer x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
121 23 28 2 85 rhmdvd L ring RingHom R numer x denom x denom y L denom x Unit R L denom y Unit R L numer x × ˙ L denom x = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y
122 84 33 40 50 44 53 121 syl132anc R Field chr R = 0 x y L numer x × ˙ L denom x = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y
123 57 59 122 3eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R x = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y
124 23 28 2 85 rhmdvd L ring RingHom R numer y denom y denom x L denom y Unit R L denom x Unit R L numer y × ˙ L denom y = L numer y denom x × ˙ L denom y denom x
125 84 46 50 40 53 44 124 syl132anc R Field chr R = 0 x y L numer y × ˙ L denom y = L numer y denom x × ˙ L denom y denom x
126 72 74 mulcomd R Field chr R = 0 x y denom x denom y = denom y denom x
127 126 fveq2d R Field chr R = 0 x y L denom x denom y = L denom y denom x
128 127 oveq2d R Field chr R = 0 x y L numer y denom x × ˙ L denom x denom y = L numer y denom x × ˙ L denom y denom x
129 125 65 128 3eqtr4d R Field chr R = 0 x y ℚHom R numer y denom y = L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
130 63 129 eqtrd R Field chr R = 0 x y ℚHom R y = L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
131 123 130 oveq12d R Field chr R = 0 x y ℚHom R x + R ℚHom R y = L numer x denom y × ˙ L denom x denom y + R L numer y denom x × ˙ L denom x denom y
132 106 120 131 3eqtr4d R Field chr R = 0 x y ℚHom R x + y = ℚHom R x + R ℚHom R y
133 5 6 7 11 12 15 20 22 92 1 95 24 97 132 isrhmd R Field chr R = 0 ℚHom R Q RingHom R