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Theorem rnglidlmcl

Description: A (left) ideal containing the zero element is closed under left-multiplication by elements of the full non-unital ring. If the ring is not a unital ring, and the ideal does not contain the zero element of the ring, then the closure cannot be proven as in lidlmcl . (Contributed by AV, 18-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses rnglidlmcl.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
rnglidlmcl.b ⊢ B = Base R
rnglidlmcl.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
rnglidlmcl.u ⊢ U = LIdeal ⁡ R
Assertion rnglidlmcl ⊢ R ∈ Rng ∧ I ∈ U ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rnglidlmcl.z ⊢ 0 ˙ = 0 R
2 rnglidlmcl.b ⊢ B = Base R
3 rnglidlmcl.t ⊢ · ˙ = ⋅ R
4 rnglidlmcl.u ⊢ U = LIdeal ⁡ R
5 eqid ⊢ + R = + R
6 4 2 5 3 islidl ⊢ I ∈ U ↔ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I
7 oveq1 ⊢ x = X → x · ˙ a = X · ˙ a
8 7 oveq1d ⊢ x = X → x · ˙ a + R b = X · ˙ a + R b
9 8 eleq1d ⊢ x = X → x · ˙ a + R b ∈ I ↔ X · ˙ a + R b ∈ I
10 9 ralbidv ⊢ x = X → ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I ↔ ∀ b ∈ I X · ˙ a + R b ∈ I
11 oveq2 ⊢ a = Y → X · ˙ a = X · ˙ Y
12 11 oveq1d ⊢ a = Y → X · ˙ a + R b = X · ˙ Y + R b
13 12 eleq1d ⊢ a = Y → X · ˙ a + R b ∈ I ↔ X · ˙ Y + R b ∈ I
14 13 ralbidv ⊢ a = Y → ∀ b ∈ I X · ˙ a + R b ∈ I ↔ ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I
15 10 14 rspc2v ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I
16 15 adantl ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I
17 oveq2 ⊢ b = 0 ˙ → X · ˙ Y + R b = X · ˙ Y + R 0 ˙
18 17 eleq1d ⊢ b = 0 ˙ → X · ˙ Y + R b ∈ I ↔ X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I
19 18 rspcv ⊢ 0 ˙ ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I
20 19 adantl ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I
21 rnggrp ⊢ R ∈ Rng → R ∈ Grp
22 21 3ad2ant1 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ → R ∈ Grp
23 22 adantr ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → R ∈ Grp
24 23 adantr ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → R ∈ Grp
25 simpll1 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → R ∈ Rng
26 simprl ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X ∈ B
27 ssel ⊢ I ⊆ B → Y ∈ I → Y ∈ B
28 27 3ad2ant2 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ → Y ∈ I → Y ∈ B
29 28 adantr ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → Y ∈ I → Y ∈ B
30 29 adantld ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → Y ∈ B
31 30 imp ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → Y ∈ B
32 2 3 rngcl ⊢ R ∈ Rng ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X · ˙ Y ∈ B
33 25 26 31 32 syl3anc ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ B
34 2 5 1 24 33 grpridd ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ = X · ˙ Y
35 34 eleq1d ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I ↔ X · ˙ Y ∈ I
36 35 biimpd ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
37 36 ex ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y + R 0 ˙ ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
38 20 37 syl5d ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
39 38 imp ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ b ∈ I X · ˙ Y + R b ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
40 16 39 syld ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
41 40 ex ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
42 41 com23 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ 0 ˙ ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
43 42 ex ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ → 0 ˙ ∈ I → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
44 43 com23 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
45 44 3exp ⊢ R ∈ Rng → I ⊆ B → I ≠ ∅ → ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
46 45 3impd ⊢ R ∈ Rng → I ⊆ B ∧ I ≠ ∅ ∧ ∀ x ∈ B ∀ a ∈ I ∀ b ∈ I x · ˙ a + R b ∈ I → 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
47 6 46 biimtrid ⊢ R ∈ Rng → I ∈ U → 0 ˙ ∈ I → X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I
48 47 3imp1 ⊢ R ∈ Rng ∧ I ∈ U ∧ 0 ˙ ∈ I ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ I → X · ˙ Y ∈ I