Theorem isrngd

Description: Properties that determine a non-unital ring. (Contributed by AV, 14-Feb-2025)

	Ref	Expression
Hypotheses	isrngd.b	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
	isrngd.p	⊢ ( 𝜑 → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
	isrngd.t	⊢ ( 𝜑 → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
	isrngd.g	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Abel )
	isrngd.c	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝐵 )
	isrngd.a	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( 𝑥 · ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
	isrngd.d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) )
	isrngd.e	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
Assertion	isrngd	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Rng )

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		isrngd.b	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 ) )
2		isrngd.p	⊢ ( 𝜑 → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
3		isrngd.t	⊢ ( 𝜑 → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
4		isrngd.g	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Abel )
5		isrngd.c	⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝐵 )
6		isrngd.a	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( 𝑥 · ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
7		isrngd.d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) )
8		isrngd.e	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) )
9		eqid	⊢ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) = ( mulGrp ‘ 𝑅 )
10		eqid	⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
11	9 10	mgpbas	⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) )
12	1 11	eqtrdi	⊢ ( 𝜑 → 𝐵 = ( Base ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ) )
13		eqid	⊢ ( .r ‘ 𝑅 ) = ( .r ‘ 𝑅 )
14	9 13	mgpplusg	⊢ ( .r ‘ 𝑅 ) = ( +g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) )
15	3 14	eqtrdi	⊢ ( 𝜑 → · = ( +g ‘ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ) )
16		fvexd	⊢ ( 𝜑 → ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ∈ V )
17	12 15 5 6 16	issgrpd	⊢ ( 𝜑 → ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ∈ Smgrp )
18	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑥 ∈ 𝐵 ↔ 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
19	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑦 ∈ 𝐵 ↔ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
20	1	eleq2d	⊢ ( 𝜑 → ( 𝑧 ∈ 𝐵 ↔ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) )
21	18 19 20	3anbi123d	⊢ ( 𝜑 → ( ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ↔ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ) )
22	21	biimpar	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑦 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑧 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) ) ) → ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) )
23	3	adantr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → · = ( .r ‘ 𝑅 ) )
24		eqidd	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑥 = 𝑥 )
25	2	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑦 + 𝑧 ) = ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
26	23 24 25	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · ( 𝑦 + 𝑧 ) ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
27	2	adantr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → + = ( +g ‘ 𝑅 ) )
28	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · 𝑦 ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) )
29	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 · 𝑧 ) = ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
30	27 28 29	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) + ( 𝑥 · 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
31	7 26 30	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 ) ) )
32	2	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑥 + 𝑦 ) = ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) )
33		eqidd	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → 𝑧 = 𝑧 )
34	23 32 33	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 + 𝑦 ) · 𝑧 ) = ( ( 𝑥 ( +g ‘ 𝑅 ) 𝑦 ) ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
35	3	oveqdr	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( 𝑦 · 𝑧 ) = ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) )
36	27 29 35	oveq123d	⊢ ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵 ) ) → ( ( 𝑥 · 𝑧 ) + ( 𝑦 · 𝑧 ) ) = ( ( 𝑥 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ( +g ‘ 𝑅 ) ( 𝑦 ( .r ‘ 𝑅 ) 𝑧 ) ) )
37	8 34 36	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 ) ) )
38	31 37	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 ) ) ) )
39	22 38	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 ) ) ) )
40	39	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 ) ) ) )
41		eqid	⊢ ( +g ‘ 𝑅 ) = ( +g ‘ 𝑅 )
42	10 9 41 13	isrng	⊢ ( 𝑅 ∈ Rng ↔ ( 𝑅 ∈ Abel ∧ ( mulGrp ‘ 𝑅 ) ∈ Smgrp ∧ ∀ 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	4 17 40 42	syl3anbrc	⊢ ( 𝜑 → 𝑅 ∈ Rng )