Metamath Proof Explorer


Theorem isringrng

Description: The predicate "is a unital ring" as extension of the predicate "is a non-unital ring". (Contributed by AV, 17-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses isringrng.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
isringrng.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
Assertion isringrng ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†” ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isringrng.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
2 isringrng.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
3 ringrng โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐‘… โˆˆ Rng )
4 1 2 ringideu โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ โˆƒ! ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) )
5 reurex โŠข ( โˆƒ! ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) )
6 4 5 syl โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) )
7 3 6 jca โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) )
8 rngabl โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ๐‘… โˆˆ Abel )
9 ablgrp โŠข ( ๐‘… โˆˆ Abel โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
10 8 9 syl โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
11 10 adantr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
12 eqid โŠข ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) = ( mulGrp โ€˜ ๐‘… )
13 12 rngmgp โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Smgrp )
14 13 anim1i โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Smgrp โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) )
15 12 1 mgpbas โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) )
16 12 2 mgpplusg โŠข ยท = ( +g โ€˜ ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) )
17 15 16 ismnddef โŠข ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Mnd โ†” ( ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Smgrp โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) )
18 14 17 sylibr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) โ†’ ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Mnd )
19 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘… ) = ( +g โ€˜ ๐‘… )
20 1 12 19 2 isrng โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†” ( ๐‘… โˆˆ Abel โˆง ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Smgrp โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐‘ฆ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ง ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ) โˆง ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ง ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ง ) ) ) ) )
21 20 simp3bi โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐‘ฆ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ง ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ) โˆง ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ง ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ง ) ) ) )
22 21 adantr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐‘ฆ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ง ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ) โˆง ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ง ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ง ) ) ) )
23 1 12 19 2 isring โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†” ( ๐‘… โˆˆ Grp โˆง ( mulGrp โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Mnd โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ง โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ( ๐‘ฆ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ง ) ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ) โˆง ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐‘… ) ๐‘ฆ ) ยท ๐‘ง ) = ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( +g โ€˜ ๐‘… ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ง ) ) ) ) )
24 11 18 22 23 syl3anbrc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
25 7 24 impbii โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†” ( ๐‘… โˆˆ Rng โˆง โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ฅ ) = ๐‘ฆ ) ) )