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Theorem rsprprmprmidlb

Description: In an integral domain, an ideal generated by a single element is a prime iff that element is prime. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses rsprprmprmidlb.0 0 ˙ = 0 R
rsprprmprmidlb.b B = Base R
rsprprmprmidlb.p P = RPrime R
rsprprmprmidlb.k K = RSpan R
rsprprmprmidlb.r φ R IDomn
rsprprmprmidlb.x φ X B
rsprprmprmidlb.1 φ X 0 ˙
Assertion rsprprmprmidlb φ X P K X PrmIdeal R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rsprprmprmidlb.0 0 ˙ = 0 R
2 rsprprmprmidlb.b B = Base R
3 rsprprmprmidlb.p P = RPrime R
4 rsprprmprmidlb.k K = RSpan R
5 rsprprmprmidlb.r φ R IDomn
6 rsprprmprmidlb.x φ X B
7 rsprprmprmidlb.1 φ X 0 ˙
8 5 idomcringd φ R CRing
9 8 adantr φ X P R CRing
10 3 a1i φ P = RPrime R
11 10 eleq2d φ X P X RPrime R
12 11 biimpa φ X P X RPrime R
13 4 9 12 rsprprmprmidl φ X P K X PrmIdeal R
14 5 adantr φ K X PrmIdeal R R IDomn
15 6 adantr φ K X PrmIdeal R X B
16 eqid Unit R = Unit R
17 eqid K X = K X
18 16 4 17 2 15 14 unitpidl1 φ K X PrmIdeal R K X = B X Unit R
19 18 biimpar φ K X PrmIdeal R X Unit R K X = B
20 14 idomringd φ K X PrmIdeal R R Ring
21 eqid R = R
22 2 21 prmidlnr R Ring K X PrmIdeal R K X B
23 20 22 sylancom φ K X PrmIdeal R K X B
24 23 adantr φ K X PrmIdeal R X Unit R K X B
25 24 neneqd φ K X PrmIdeal R X Unit R ¬ K X = B
26 19 25 pm2.65da φ K X PrmIdeal R ¬ X Unit R
27 nelsn X 0 ˙ ¬ X 0 ˙
28 7 27 syl φ ¬ X 0 ˙
29 28 adantr φ K X PrmIdeal R ¬ X 0 ˙
30 eqid Unit R 0 ˙ = Unit R 0 ˙
31 nelun Unit R 0 ˙ = Unit R 0 ˙ ¬ X Unit R 0 ˙ ¬ X Unit R ¬ X 0 ˙
32 30 31 ax-mp ¬ X Unit R 0 ˙ ¬ X Unit R ¬ X 0 ˙
33 26 29 32 sylanbrc φ K X PrmIdeal R ¬ X Unit R 0 ˙
34 15 33 eldifd φ K X PrmIdeal R X B Unit R 0 ˙
35 eqid r R = r R
36 20 ad3antrrr φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y R Ring
37 6 ad4antr φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y X B
38 2 4 35 36 37 ellpi φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y x K X X r R x
39 38 biimpa φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y x K X X r R x
40 2 4 35 36 37 ellpi φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y y K X X r R y
41 40 biimpa φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y y K X X r R y
42 8 ad4antr φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y R CRing
43 simp-4r φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y K X PrmIdeal R
44 simpllr φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y x B
45 simplr φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y y B
46 20 ad2antrr φ K X PrmIdeal R x B y B R Ring
47 6 ad3antrrr φ K X PrmIdeal R x B y B X B
48 2 4 35 46 47 ellpi φ K X PrmIdeal R x B y B x R y K X X r R x R y
49 48 biimpar φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y x R y K X
50 2 21 prmidlc R CRing K X PrmIdeal R x B y B x R y K X x K X y K X
51 42 43 44 45 49 50 syl23anc φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y x K X y K X
52 39 41 51 orim12da φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y X r R x X r R y
53 52 ex φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y X r R x X r R y
54 53 anasss φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y X r R x X r R y
55 54 ralrimivva φ K X PrmIdeal R x B y B X r R x R y X r R x X r R y
56 2 16 1 35 21 isrprm R IDomn X RPrime R X B Unit R 0 ˙ x B y B X r R x R y X r R x X r R y
57 56 biimpar R IDomn X B Unit R 0 ˙ x B y B X r R x R y X r R x X r R y X RPrime R
58 14 34 55 57 syl12anc φ K X PrmIdeal R X RPrime R
59 58 3 eleqtrrdi φ K X PrmIdeal R X P
60 13 59 impbida φ X P K X PrmIdeal R