Metamath Proof Explorer


Theorem irredmul

Description: If product of two elements is irreducible, then one of the elements must be a unit. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses irredn0.i โŠข ๐ผ = ( Irred โ€˜ ๐‘… )
irredmul.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
irredmul.u โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
irredmul.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
Assertion irredmul ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต โˆง ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 irredn0.i โŠข ๐ผ = ( Irred โ€˜ ๐‘… )
2 irredmul.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
3 irredmul.u โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
4 irredmul.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
5 2 3 1 4 isirred2 โŠข ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ผ โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ต โˆง ยฌ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) ) )
6 5 simp3bi โŠข ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ผ โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
7 eqid โŠข ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ )
8 oveq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) )
9 8 eqeq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†” ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ) )
10 eleq1 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ ) )
11 10 orbi1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
12 9 11 imbi12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) ) )
13 oveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) )
14 13 eqeq1d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†” ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ) )
15 eleq1 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) )
16 15 orbi2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†” ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
17 14 16 imbi12d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) ) )
18 12 17 rspc2v โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) ) )
19 7 18 mpii โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
20 6 19 syl5 โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ผ โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) ) )
21 20 3impia โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต โˆง ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐ผ ) โ†’ ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆจ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) )