Metamath Proof Explorer


Theorem dvdsruassoi

Description: If two elements X and Y of a ring R are unit multiples, then they are associates, i.e. each divides the other. (Contributed by Thierry Arnoux, 22-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses dvdsrspss.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
dvdsrspss.k โŠข ๐พ = ( RSpan โ€˜ ๐‘… )
dvdsrspss.d โŠข โˆฅ = ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… )
dvdsrspss.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
dvdsrspss.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ต )
dvdsruassoi.1 โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
dvdsruassoi.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
dvdsruassoi.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
dvdsruassoi.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ โˆˆ ๐‘ˆ )
dvdsruassoi.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ )
Assertion dvdsruassoi ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โˆฅ ๐‘Œ โˆง ๐‘Œ โˆฅ ๐‘‹ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvdsrspss.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
2 dvdsrspss.k โŠข ๐พ = ( RSpan โ€˜ ๐‘… )
3 dvdsrspss.d โŠข โˆฅ = ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… )
4 dvdsrspss.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
5 dvdsrspss.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ต )
6 dvdsruassoi.1 โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
7 dvdsruassoi.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
8 dvdsruassoi.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
9 dvdsruassoi.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ โˆˆ ๐‘ˆ )
10 dvdsruassoi.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ )
11 1 6 unitss โŠข ๐‘ˆ โІ ๐ต
12 11 9 sselid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‰ โˆˆ ๐ต )
13 oveq1 โŠข ( ๐‘ก = ๐‘‰ โ†’ ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) )
14 13 eqeq1d โŠข ( ๐‘ก = ๐‘‰ โ†’ ( ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ โ†” ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ ) )
15 14 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ก = ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ โ†” ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ ) )
16 12 15 10 rspcedvd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ )
17 eqid โŠข ( invr โ€˜ ๐‘… ) = ( invr โ€˜ ๐‘… )
18 6 17 1 ringinvcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‰ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐ต )
19 8 9 18 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) โˆˆ ๐ต )
20 oveq1 โŠข ( ๐‘  = ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) โ†’ ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘Œ ) )
21 20 eqeq1d โŠข ( ๐‘  = ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) โ†’ ( ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ โ†” ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) )
22 21 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘  = ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ) โ†’ ( ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ โ†” ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) )
23 1 7 8 19 12 4 ringassd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘‰ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) ) )
24 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘… ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
25 6 17 7 24 unitlinv โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‰ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘‰ ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
26 8 9 25 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘‰ ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
27 26 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘‰ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘‹ ) )
28 1 7 24 8 4 ringlidmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘‹ ) = ๐‘‹ )
29 27 28 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘‰ ) ยท ๐‘‹ ) = ๐‘‹ )
30 10 oveq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ( ๐‘‰ ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘Œ ) )
31 23 29 30 3eqtr3rd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( invr โ€˜ ๐‘… ) โ€˜ ๐‘‰ ) ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ )
32 19 22 31 rspcedvd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ )
33 1 3 7 dvdsr โŠข ( ๐‘‹ โˆฅ ๐‘Œ โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ ) )
34 4 biantrurd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ ) ) )
35 33 34 bitr4id โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โˆฅ ๐‘Œ โ†” โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ ) )
36 1 3 7 dvdsr โŠข ( ๐‘Œ โˆฅ ๐‘‹ โ†” ( ๐‘Œ โˆˆ ๐ต โˆง โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) )
37 5 biantrurd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ โ†” ( ๐‘Œ โˆˆ ๐ต โˆง โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) ) )
38 36 37 bitr4id โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘Œ โˆฅ ๐‘‹ โ†” โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) )
39 35 38 anbi12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘‹ โˆฅ ๐‘Œ โˆง ๐‘Œ โˆฅ ๐‘‹ ) โ†” ( โˆƒ ๐‘ก โˆˆ ๐ต ( ๐‘ก ยท ๐‘‹ ) = ๐‘Œ โˆง โˆƒ ๐‘  โˆˆ ๐ต ( ๐‘  ยท ๐‘Œ ) = ๐‘‹ ) ) )
40 16 32 39 mpbir2and โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘‹ โˆฅ ๐‘Œ โˆง ๐‘Œ โˆฅ ๐‘‹ ) )