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Theorem uzlidlring

Description: Only the zero (left) ideal or the unit (left) ideal of a domain is a unital ring. (Contributed by AV, 18-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses lidlabl.l L = LIdeal R
lidlabl.i I = R 𝑠 U
zlidlring.b B = Base R
zlidlring.0 0 ˙ = 0 R
Assertion uzlidlring R Domn U L I Ring U = 0 ˙ U = B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lidlabl.l L = LIdeal R
2 lidlabl.i I = R 𝑠 U
3 zlidlring.b B = Base R
4 zlidlring.0 0 ˙ = 0 R
5 eqid Base I = Base I
6 eqid I = I
7 5 6 isringrng I Ring I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y
8 domnring R Domn R Ring
9 8 anim1i R Domn U L R Ring U L
10 1 2 lidlrng R Ring U L I Rng
11 9 10 syl R Domn U L I Rng
12 ibar I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y
13 12 bicomd I Rng I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y x Base I y Base I x I y = y y I x = y
14 13 adantl R Domn U L I Rng I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y x Base I y Base I x I y = y y I x = y
15 eqid R = R
16 2 15 ressmulr U L R = I
17 16 eqcomd U L I = R
18 17 oveqd U L x I y = x R y
19 18 eqeq1d U L x I y = y x R y = y
20 17 oveqd U L y I x = y R x
21 20 eqeq1d U L y I x = y y R x = y
22 19 21 anbi12d U L x I y = y y I x = y x R y = y y R x = y
23 22 ad2antlr R Domn U L I Rng x I y = y y I x = y x R y = y y R x = y
24 23 ad2antrr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I x I y = y y I x = y x R y = y y R x = y
25 24 ralbidv R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y y Base I x R y = y y R x = y
26 simp-4l R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I R Domn
27 1 2 lidlbas U L Base I = U
28 27 eleq1d U L Base I L U L
29 28 ibir U L Base I L
30 29 ad3antlr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ Base I L
31 27 ad2antlr R Domn U L I Rng Base I = U
32 31 eqeq1d R Domn U L I Rng Base I = 0 ˙ U = 0 ˙
33 32 biimpd R Domn U L I Rng Base I = 0 ˙ U = 0 ˙
34 33 necon3bd R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ Base I 0 ˙
35 34 imp R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ Base I 0 ˙
36 30 35 jca R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ Base I L Base I 0 ˙
37 36 adantr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I Base I L Base I 0 ˙
38 simpr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I x Base I
39 eqid 1 R = 1 R
40 1 15 39 4 lidldomn1 R Domn Base I L Base I 0 ˙ x Base I y Base I x R y = y y R x = y x = 1 R
41 26 37 38 40 syl3anc R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x R y = y y R x = y x = 1 R
42 25 41 sylbid R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y x = 1 R
43 42 imp R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y x = 1 R
44 27 ad3antlr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ Base I = U
45 44 eleq2d R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I x U
46 45 biimpd R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I x U
47 46 imp R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I x U
48 47 adantr R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y x U
49 43 48 eqeltrrd R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y 1 R U
50 49 rexlimdva2 R Domn U L I Rng ¬ U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y 1 R U
51 50 impancom R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y ¬ U = 0 ˙ 1 R U
52 9 adantr R Domn U L I Rng R Ring U L
53 1 3 39 lidl1el R Ring U L 1 R U U = B
54 52 53 syl R Domn U L I Rng 1 R U U = B
55 54 adantr R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y 1 R U U = B
56 51 55 sylibd R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y ¬ U = 0 ˙ U = B
57 56 orrd R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y U = 0 ˙ U = B
58 57 ex R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y U = 0 ˙ U = B
59 1 2 3 4 zlidlring R Ring U = 0 ˙ I Ring
60 7 simprbi I Ring x Base I y Base I x I y = y y I x = y
61 59 60 syl R Ring U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y
62 61 ex R Ring U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y
63 8 62 syl R Domn U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y
64 63 ad2antrr R Domn U L I Rng U = 0 ˙ x Base I y Base I x I y = y y I x = y
65 9 anim1i R Domn U L I Rng R Ring U L I Rng
66 3 15 ringideu R Ring ∃! x B y B x R y = y y R x = y
67 reurex ∃! x B y B x R y = y y R x = y x B y B x R y = y y R x = y
68 66 67 syl R Ring x B y B x R y = y y R x = y
69 68 adantr R Ring U L x B y B x R y = y y R x = y
70 69 ad2antrr R Ring U L I Rng U = B x B y B x R y = y y R x = y
71 2 3 ressbas U L U B = Base I
72 71 ad3antlr R Ring U L I Rng U = B U B = Base I
73 ineq1 U = B U B = B B
74 inidm B B = B
75 73 74 eqtrdi U = B U B = B
76 75 adantl R Ring U L I Rng U = B U B = B
77 72 76 eqtr3d R Ring U L I Rng U = B Base I = B
78 22 ad3antlr R Ring U L I Rng U = B x I y = y y I x = y x R y = y y R x = y
79 77 78 raleqbidv R Ring U L I Rng U = B y Base I x I y = y y I x = y y B x R y = y y R x = y
80 77 79 rexeqbidv R Ring U L I Rng U = B x Base I y Base I x I y = y y I x = y x B y B x R y = y y R x = y
81 70 80 mpbird R Ring U L I Rng U = B x Base I y Base I x I y = y y I x = y
82 81 ex R Ring U L I Rng U = B x Base I y Base I x I y = y y I x = y
83 65 82 syl R Domn U L I Rng U = B x Base I y Base I x I y = y y I x = y
84 64 83 jaod R Domn U L I Rng U = 0 ˙ U = B x Base I y Base I x I y = y y I x = y
85 58 84 impbid R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y U = 0 ˙ U = B
86 14 85 bitrd R Domn U L I Rng I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y U = 0 ˙ U = B
87 11 86 mpdan R Domn U L I Rng x Base I y Base I x I y = y y I x = y U = 0 ˙ U = B
88 7 87 syl5bb R Domn U L I Ring U = 0 ˙ U = B