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Theorem qqhval2

Description: Value of the canonical homormorphism from the rational number when the target ring is a division ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Oct-2017)

Ref Expression
Hypotheses qqhval2.0 ⊢ B = Base R
qqhval2.1 ⊢ × ˙ = / r ⁡ R
qqhval2.2 ⊢ L = ℤRHom ⁡ R
Assertion qqhval2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ℚHom ⁡ R = q ∈ ℚ ⟼ L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qqhval2.0 ⊢ B = Base R
2 qqhval2.1 ⊢ × ˙ = / r ⁡ R
3 qqhval2.2 ⊢ L = ℤRHom ⁡ R
4 elex ⊢ R ∈ DivRing → R ∈ V
5 4 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → R ∈ V
6 eqid ⊢ 1 R = 1 R
7 2 6 3 qqhval ⊢ R ∈ V → ℚHom ⁡ R = ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ L -1 Unit ⁡ R ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
8 5 7 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ℚHom ⁡ R = ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ L -1 Unit ⁡ R ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
9 eqid ⊢ ℤ = ℤ
10 eqid ⊢ 0 R = 0 R
11 1 3 10 zrhunitpreima ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → L -1 Unit ⁡ R = ℤ ∖ 0
12 mpoeq12 ⊢ ℤ = ℤ ∧ L -1 Unit ⁡ R = ℤ ∖ 0 → x ∈ ℤ , y ∈ L -1 Unit ⁡ R ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
13 9 11 12 sylancr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → x ∈ ℤ , y ∈ L -1 Unit ⁡ R ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
14 13 rneqd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ L -1 Unit ⁡ R ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
15 nfv ⊢ Ⅎ e R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0
16 nfab1 ⊢ Ⅎ _ e e | ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
17 nfcv ⊢ Ⅎ _ e q s | q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
18 simpr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
19 zssq ⊢ ℤ ⊆ ℚ
20 simplrl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → x ∈ ℤ
21 19 20 sselid ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → x ∈ ℚ
22 simplrr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → y ∈ ℤ ∖ 0
23 22 eldifad ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → y ∈ ℤ
24 19 23 sselid ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → y ∈ ℚ
25 22 eldifbd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → ¬ y ∈ 0
26 velsn ⊢ y ∈ 0 ↔ y = 0
27 26 necon3bbii ⊢ ¬ y ∈ 0 ↔ y ≠ 0
28 25 27 sylib ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → y ≠ 0
29 qdivcl ⊢ x ∈ ℚ ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → x y ∈ ℚ
30 21 24 28 29 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → x y ∈ ℚ
31 simplll ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → R ∈ DivRing
32 simpllr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → chr ⁡ R = 0
33 1 2 3 qqhval2lem ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ y ≠ 0 → L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
34 33 eqcomd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ y ≠ 0 → L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
35 31 32 20 23 28 34 syl23anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
36 ovex ⊢ x y ∈ V
37 ovex ⊢ L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ∈ V
38 opeq12 ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → q s = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
39 38 eqeq2d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → e = q s ↔ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
40 simpl ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → q = x y
41 40 eleq1d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → q ∈ ℚ ↔ x y ∈ ℚ
42 simpr ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
43 40 fveq2d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → numer ⁡ q = numer ⁡ x y
44 43 fveq2d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → L ⁡ numer ⁡ q = L ⁡ numer ⁡ x y
45 40 fveq2d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → denom ⁡ q = denom ⁡ x y
46 45 fveq2d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → L ⁡ denom ⁡ q = L ⁡ denom ⁡ x y
47 44 46 oveq12d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
48 42 47 eqeq12d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q ↔ L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
49 41 48 anbi12d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q ↔ x y ∈ ℚ ∧ L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
50 39 49 anbi12d ⊢ q = x y ∧ s = L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q ↔ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ∧ x y ∈ ℚ ∧ L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y
51 36 37 50 spc2ev ⊢ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ∧ x y ∈ ℚ ∧ L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ x y × ˙ L ⁡ denom ⁡ x y → ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
52 18 30 35 51 syl12anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
53 52 ex ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∖ 0 → e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
54 53 rexlimdvva ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
55 54 imp ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y → ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
56 19.42vv ⊢ ∃ q ∃ s R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q ↔ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
57 simprrl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → q ∈ ℚ
58 qnumcl ⊢ q ∈ ℚ → numer ⁡ q ∈ ℤ
59 57 58 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → numer ⁡ q ∈ ℤ
60 qdencl ⊢ q ∈ ℚ → denom ⁡ q ∈ ℕ
61 57 60 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → denom ⁡ q ∈ ℕ
62 61 nnzd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → denom ⁡ q ∈ ℤ
63 nnne0 ⊢ denom ⁡ q ∈ ℕ → denom ⁡ q ≠ 0
64 nelsn ⊢ denom ⁡ q ≠ 0 → ¬ denom ⁡ q ∈ 0
65 61 63 64 3syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → ¬ denom ⁡ q ∈ 0
66 62 65 eldifd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → denom ⁡ q ∈ ℤ ∖ 0
67 simprl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → e = q s
68 qeqnumdivden ⊢ q ∈ ℚ → q = numer ⁡ q denom ⁡ q
69 57 68 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → q = numer ⁡ q denom ⁡ q
70 simprrr ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
71 69 70 opeq12d ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → q s = numer ⁡ q denom ⁡ q L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
72 67 71 eqtrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → e = numer ⁡ q denom ⁡ q L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
73 oveq1 ⊢ x = numer ⁡ q → x y = numer ⁡ q y
74 fveq2 ⊢ x = numer ⁡ q → L ⁡ x = L ⁡ numer ⁡ q
75 74 oveq1d ⊢ x = numer ⁡ q → L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y
76 73 75 opeq12d ⊢ x = numer ⁡ q → x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = numer ⁡ q y L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y
77 76 eqeq2d ⊢ x = numer ⁡ q → e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ↔ e = numer ⁡ q y L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y
78 oveq2 ⊢ y = denom ⁡ q → numer ⁡ q y = numer ⁡ q denom ⁡ q
79 fveq2 ⊢ y = denom ⁡ q → L ⁡ y = L ⁡ denom ⁡ q
80 79 oveq2d ⊢ y = denom ⁡ q → L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
81 78 80 opeq12d ⊢ y = denom ⁡ q → numer ⁡ q y L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y = numer ⁡ q denom ⁡ q L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
82 81 eqeq2d ⊢ y = denom ⁡ q → e = numer ⁡ q y L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ y ↔ e = numer ⁡ q denom ⁡ q L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
83 77 82 rspc2ev ⊢ numer ⁡ q ∈ ℤ ∧ denom ⁡ q ∈ ℤ ∖ 0 ∧ e = numer ⁡ q denom ⁡ q L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
84 59 66 72 83 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
85 84 exlimivv ⊢ ∃ q ∃ s R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
86 56 85 sylbir ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 ∧ ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
87 55 86 impbida ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ↔ ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
88 abid ⊢ e ∈ e | ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ↔ ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
89 elopab ⊢ e ∈ q s | q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q ↔ ∃ q ∃ s e = q s ∧ q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
90 87 88 89 3bitr4g ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → e ∈ e | ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y ↔ e ∈ q s | q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
91 15 16 17 90 eqrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → e | ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = q s | q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
92 eqid ⊢ x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
93 92 rnmpo ⊢ ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = e | ∃ x ∈ ℤ ∃ y ∈ ℤ ∖ 0 e = x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y
94 df-mpt ⊢ q ∈ ℚ ⟼ L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q = q s | q ∈ ℚ ∧ s = L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
95 91 93 94 3eqtr4g ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ran ⁡ x ∈ ℤ , y ∈ ℤ ∖ 0 ⟼ x y L ⁡ x × ˙ L ⁡ y = q ∈ ℚ ⟼ L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q
96 8 14 95 3eqtrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ chr ⁡ R = 0 → ℚHom ⁡ R = q ∈ ℚ ⟼ L ⁡ numer ⁡ q × ˙ L ⁡ denom ⁡ q