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Theorem ringcinv

Description: An inverse in the category of unital rings is the converse operation. (Contributed by AV, 14-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses ringcsect.c ⊢ C = RingCat ⁡ U
ringcsect.b ⊢ B = Base C
ringcsect.u ⊢ φ → U ∈ V
ringcsect.x ⊢ φ → X ∈ B
ringcsect.y ⊢ φ → Y ∈ B
ringcinv.n ⊢ N = Inv ⁡ C
Assertion ringcinv ⊢ φ → F X N Y G ↔ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ringcsect.c ⊢ C = RingCat ⁡ U
2 ringcsect.b ⊢ B = Base C
3 ringcsect.u ⊢ φ → U ∈ V
4 ringcsect.x ⊢ φ → X ∈ B
5 ringcsect.y ⊢ φ → Y ∈ B
6 ringcinv.n ⊢ N = Inv ⁡ C
7 1 ringccat ⊢ U ∈ V → C ∈ Cat
8 3 7 syl ⊢ φ → C ∈ Cat
9 eqid ⊢ Sect ⁡ C = Sect ⁡ C
10 2 6 8 4 5 9 isinv ⊢ φ → F X N Y G ↔ F X Sect ⁡ C Y G ∧ G Y Sect ⁡ C X F
11 eqid ⊢ Base X = Base X
12 1 2 3 4 5 11 9 ringcsect ⊢ φ → F X Sect ⁡ C Y G ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
13 df-3an ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
14 12 13 bitrdi ⊢ φ → F X Sect ⁡ C Y G ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
15 eqid ⊢ Base Y = Base Y
16 1 2 3 5 4 15 9 ringcsect ⊢ φ → G Y Sect ⁡ C X F ↔ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
17 3ancoma ⊢ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
18 df-3an ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
19 17 18 bitri ⊢ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
20 16 19 bitrdi ⊢ φ → G Y Sect ⁡ C X F ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
21 14 20 anbi12d ⊢ φ → F X Sect ⁡ C Y G ∧ G Y Sect ⁡ C X F ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
22 anandi ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
23 21 22 bitrdi ⊢ φ → F X Sect ⁡ C Y G ∧ G Y Sect ⁡ C X F ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
24 simplrl ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∈ X RingHom Y
25 24 adantl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∈ X RingHom Y
26 11 15 rhmf ⊢ F ∈ X RingHom Y → F : Base X ⟶ Base Y
27 15 11 rhmf ⊢ G ∈ Y RingHom X → G : Base Y ⟶ Base X
28 26 27 anim12i ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X → F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X
29 28 ad2antlr ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X
30 simpr ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∘ G = I ↾ Base Y
31 30 adantl ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∘ G = I ↾ Base Y
32 simpr ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X → G ∘ F = I ↾ Base X
33 32 ad2antrl ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → G ∘ F = I ↾ Base X
34 29 31 33 jca32 ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
35 34 adantl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
36 fcof1o ⊢ F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ∧ G ∘ F = I ↾ Base X → F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ F -1 = G
37 eqcom ⊢ F -1 = G ↔ G = F -1
38 37 anbi2i ⊢ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ F -1 = G ↔ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
39 36 38 sylib ⊢ F : Base X ⟶ Base Y ∧ G : Base Y ⟶ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ∧ G ∘ F = I ↾ Base X → F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
40 35 39 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
41 anass ⊢ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1 ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
42 25 40 41 sylanbrc ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
43 11 15 isrim ⊢ F ∈ X RingIso Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y
44 43 a1i ⊢ φ → F ∈ X RingIso Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y
45 44 anbi1d ⊢ φ → F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
46 45 adantr ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y ∧ G = F -1
47 42 46 mpbird ⊢ φ ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y → F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1
48 rimrhm ⊢ F ∈ X RingIso Y → F ∈ X RingHom Y
49 48 ad2antrl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y
50 isrim0 ⊢ F ∈ X RingIso Y ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F -1 ∈ Y RingHom X
51 50 simprbi ⊢ F ∈ X RingIso Y → F -1 ∈ Y RingHom X
52 eleq1 ⊢ G = F -1 → G ∈ Y RingHom X ↔ F -1 ∈ Y RingHom X
53 51 52 syl5ibrcom ⊢ F ∈ X RingIso Y → G = F -1 → G ∈ Y RingHom X
54 53 imp ⊢ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → G ∈ Y RingHom X
55 54 adantl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → G ∈ Y RingHom X
56 coeq1 ⊢ G = F -1 → G ∘ F = F -1 ∘ F
57 56 ad2antll ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → G ∘ F = F -1 ∘ F
58 11 15 rimf1o ⊢ F ∈ X RingIso Y → F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y
59 58 ad2antrl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y
60 f1ococnv1 ⊢ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y → F -1 ∘ F = I ↾ Base X
61 59 60 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F -1 ∘ F = I ↾ Base X
62 57 61 eqtrd ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → G ∘ F = I ↾ Base X
63 49 55 62 jca31 ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X
64 50 biimpi ⊢ F ∈ X RingIso Y → F ∈ X RingHom Y ∧ F -1 ∈ Y RingHom X
65 64 ad2antrl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ F -1 ∈ Y RingHom X
66 52 ad2antll ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → G ∈ Y RingHom X ↔ F -1 ∈ Y RingHom X
67 66 anbi2d ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ↔ F ∈ X RingHom Y ∧ F -1 ∈ Y RingHom X
68 65 67 mpbird ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X
69 coeq2 ⊢ G = F -1 → F ∘ G = F ∘ F -1
70 69 ad2antll ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∘ G = F ∘ F -1
71 f1ococnv2 ⊢ F : Base X ⟶ 1-1 onto Base Y → F ∘ F -1 = I ↾ Base Y
72 59 71 syl ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∘ F -1 = I ↾ Base Y
73 70 72 eqtrd ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∘ G = I ↾ Base Y
74 68 62 73 jca31 ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
75 63 68 74 jca31 ⊢ φ ∧ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1 → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y
76 47 75 impbida ⊢ φ → F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ F ∈ X RingHom Y ∧ G ∈ Y RingHom X ∧ G ∘ F = I ↾ Base X ∧ F ∘ G = I ↾ Base Y ↔ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1
77 10 23 76 3bitrd ⊢ φ → F X N Y G ↔ F ∈ X RingIso Y ∧ G = F -1