Theorem isringd

Description: Properties that determine a ring. (Contributed by NM, 2-Aug-2013)

	Ref	Expression
Hypotheses	isringd.b	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
	isringd.p	⊢ ( 𝜑 → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
	isringd.t	⊢ ( 𝜑 → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
	isringd.g	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Grp )
	isringd.c	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝐵 )
	isringd.a	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( 𝑥 · ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
	isringd.d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) )
	isringd.e	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
	isringd.u	⊢ ( 𝜑 → 1 ∈ 𝐵 )
	isringd.i	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ) → ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 )
	isringd.h	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 1 ) = 𝑥 )
Assertion	isringd	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Ring )

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		isringd.b	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
2		isringd.p	⊢ ( 𝜑 → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
3		isringd.t	⊢ ( 𝜑 → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
4		isringd.g	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Grp )
5		isringd.c	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝐵 )
6		isringd.a	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( 𝑥 · ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
7		isringd.d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) )
8		isringd.e	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
9		isringd.u	⊢ ( 𝜑 → 1 ∈ 𝐵 )
10		isringd.i	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ) → ( 1 · 𝑥 ) = 𝑥 )
11		isringd.h	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 1 ) = 𝑥 )
12		eqid	⊢ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) = ( mulGrp ‘ 𝑅 )
13		eqid	⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
14	12 13	mgpbas	⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) )
15	1 14	eqtrdi	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ) )
16		eqid	⊢ ( .r ‘ 𝑅 ) = ( .r ‘ 𝑅 )
17	12 16	mgpplusg	⊢ ( .r ‘ 𝑅 ) = ( +g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) )
18	3 17	eqtrdi	⊢ ( 𝜑 → · = ( +g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ) )
19	15 18 5 6 9 10 11	ismndd	⊢ ( 𝜑 → ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ∈ Mnd )
20	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑥 ∈ 𝐵 ↔ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
21	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑦 ∈ 𝐵 ↔ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
22	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑧 ∈ 𝐵 ↔ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
23	20 21 22	3anbi123d	⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ) )
24	23	biimpar	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ) → ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) )
25	3	adantr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
26		eqidd	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑥 = 𝑥 )
27	2	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑦 + 𝑧 ) = ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
28	25 26 27	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
29	2	adantr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
30	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) )
31	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · 𝑧 ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
32	29 30 31	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
33	7 28 32	3eqtr3d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
34	2	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 + 𝑦 ) = ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) )
35		eqidd	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑧 = 𝑧 )
36	25 34 35	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
37	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑦 · 𝑧 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
38	29 31 37	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
39	8 36 38	3eqtr3d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
40	33 39	jca	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ∧ ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ) )
41	24 40	syldan	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ) → ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ∧ ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ) )
42	41	ralrimivvva	⊢ ( 𝜑 → ∀ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ∧ ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ) )
43		eqid	⊢ ( +g ‘ 𝑅 ) = ( +g ‘ 𝑅 )
44	13 12 43 16	isring	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring ↔ ( 𝑅 ∈ Grp ∧ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ∈ Mnd ∧ ∀ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ∧ ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) ) ) )
45	4 19 42 44	syl3anbrc	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Ring )