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Theorem lnr2i

Description: Given an ideal in a left-Noetherian ring, there is a finite subset which generates it. (Contributed by Stefan O'Rear, 31-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses lnr2i.u ⊢ 𝑈 = ( LIdeal ‘ 𝑅 )
lnr2i.n ⊢ 𝑁 = ( RSpan ‘ 𝑅 )
Assertion lnr2i ( ( 𝑅 ∈ LNoeR ∧ 𝐼 ∈ 𝑈 ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lnr2i.u ⊢ 𝑈 = ( LIdeal ‘ 𝑅 )
2 lnr2i.n ⊢ 𝑁 = ( RSpan ‘ 𝑅 )
3 eqid ⊢ ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
4 3 1 2 islnr2 ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR ↔ ( 𝑅 ∈ Ring ∧ ∀ 𝑖 ∈ 𝑈 ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝑖 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
5 4 simprbi ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ∀ 𝑖 ∈ 𝑈 ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝑖 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
6 eqeq1 ⊢ ( 𝑖 = 𝐼 → ( 𝑖 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ↔ 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
7 6 rexbidv ⊢ ( 𝑖 = 𝐼 → ( ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝑖 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ↔ ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
8 7 rspcva ⊢ ( ( 𝐼 ∈ 𝑈 ∧ ∀ 𝑖 ∈ 𝑈 ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝑖 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
9 5 8 sylan2 ⊢ ( ( 𝐼 ∈ 𝑈 ∧ 𝑅 ∈ LNoeR ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
10 9 ancoms ⊢ ( ( 𝑅 ∈ LNoeR ∧ 𝐼 ∈ 𝑈 ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
11 lnrring ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → 𝑅 ∈ Ring )
12 2 3 rspssid ⊢ ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑔 ⊆ ( Base ‘ 𝑅 ) ) → 𝑔 ⊆ ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
13 11 12 sylan ⊢ ( ( 𝑅 ∈ LNoeR ∧ 𝑔 ⊆ ( Base ‘ 𝑅 ) ) → 𝑔 ⊆ ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
14 13 ex ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( 𝑔 ⊆ ( Base ‘ 𝑅 ) → 𝑔 ⊆ ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
15 vex ⊢ 𝑔 ∈ V
16 15 elpw ⊢ ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ↔ 𝑔 ⊆ ( Base ‘ 𝑅 ) )
17 15 elpw ⊢ ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ↔ 𝑔 ⊆ ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
18 14 16 17 3imtr4g ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) → 𝑔 ∈ 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
19 18 anim1d ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑔 ∈ Fin ) → ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ Fin ) ) )
20 elin ⊢ ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) ↔ ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑔 ∈ Fin ) )
21 elin ⊢ ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∩ Fin ) ↔ ( 𝑔 ∈ 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ Fin ) )
22 19 20 21 3imtr4g ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) → 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∩ Fin ) ) )
23 pweq ⊢ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → 𝒫 𝐼 = 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )
24 23 ineq1d ⊢ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) = ( 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∩ Fin ) )
25 24 eleq2d ⊢ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ↔ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∩ Fin ) ) )
26 25 imbi2d ⊢ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ( ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) → 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ) ↔ ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) → 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∩ Fin ) ) ) )
27 22 26 syl5ibrcom ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) → 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ) ) )
28 27 imdistand ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) ) → ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ) ) )
29 ancom ⊢ ( ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) ∧ 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) ↔ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) ) )
30 ancom ⊢ ( ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ∧ 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) ↔ ( 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ) )
31 28 29 30 3imtr4g ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) ∧ 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) → ( 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) ∧ 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) ) )
32 31 reximdv2 ⊢ ( 𝑅 ∈ LNoeR → ( ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
33 32 adantr ⊢ ( ( 𝑅 ∈ LNoeR ∧ 𝐼 ∈ 𝑈 ) → ( ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 ( Base ‘ 𝑅 ) ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) ) )
34 10 33 mpd ⊢ ( ( 𝑅 ∈ LNoeR ∧ 𝐼 ∈ 𝑈 ) → ∃ 𝑔 ∈ ( 𝒫 𝐼 ∩ Fin ) 𝐼 = ( 𝑁 ‘ 𝑔 ) )