Metamath Proof Explorer


Theorem mulgrhm2

Description: The powers of the element 1 give the unique ring homomorphism from ZZ to a ring. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015) (Revised by AV, 12-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses mulgghm2.m โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐‘… )
mulgghm2.f โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท 1 ) )
mulgrhm.1 โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
Assertion mulgrhm2 ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) = { ๐น } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgghm2.m โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐‘… )
2 mulgghm2.f โŠข ๐น = ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท 1 ) )
3 mulgrhm.1 โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
4 zringbas โŠข โ„ค = ( Base โ€˜ โ„คring )
5 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
6 4 5 rhmf โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) โ†’ ๐‘“ : โ„ค โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
7 6 adantl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ๐‘“ : โ„ค โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
8 7 feqmptd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ๐‘“ = ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) )
9 rhmghm โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) โ†’ ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring GrpHom ๐‘… ) )
10 9 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring GrpHom ๐‘… ) )
11 simpr โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„ค )
12 1zzd โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ 1 โˆˆ โ„ค )
13 eqid โŠข ( .g โ€˜ โ„คring ) = ( .g โ€˜ โ„คring )
14 4 13 1 ghmmulg โŠข ( ( ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring GrpHom ๐‘… ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) ) = ( ๐‘› ยท ( ๐‘“ โ€˜ 1 ) ) )
15 10 11 12 14 syl3anc โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) ) = ( ๐‘› ยท ( ๐‘“ โ€˜ 1 ) ) )
16 ax-1cn โŠข 1 โˆˆ โ„‚
17 cnfldmulg โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„‚fld ) 1 ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
18 16 17 mpan2 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„‚fld ) 1 ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
19 1z โŠข 1 โˆˆ โ„ค
20 18 adantr โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„‚fld ) 1 ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
21 zringmulg โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
22 20 21 eqtr4d โŠข ( ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„‚fld ) 1 ) = ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) )
23 19 22 mpan2 โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„‚fld ) 1 ) = ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) )
24 zcn โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘› โˆˆ โ„‚ )
25 24 mulridd โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐‘› ยท 1 ) = ๐‘› )
26 18 23 25 3eqtr3d โŠข ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) = ๐‘› )
27 26 adantl โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) = ๐‘› )
28 27 fveq2d โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ( ๐‘› ( .g โ€˜ โ„คring ) 1 ) ) = ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) )
29 zring1 โŠข 1 = ( 1r โ€˜ โ„คring )
30 29 3 rhm1 โŠข ( ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ 1 ) = 1 )
31 30 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ 1 ) = 1 )
32 31 oveq2d โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘› ยท ( ๐‘“ โ€˜ 1 ) ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
33 15 28 32 3eqtr3d โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โˆง ๐‘› โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) = ( ๐‘› ยท 1 ) )
34 33 mpteq2dva โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘“ โ€˜ ๐‘› ) ) = ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท 1 ) ) )
35 8 34 eqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ๐‘“ = ( ๐‘› โˆˆ โ„ค โ†ฆ ( ๐‘› ยท 1 ) ) )
36 35 2 eqtr4di โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ๐‘“ = ๐น )
37 velsn โŠข ( ๐‘“ โˆˆ { ๐น } โ†” ๐‘“ = ๐น )
38 36 37 sylibr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) ) โ†’ ๐‘“ โˆˆ { ๐น } )
39 38 ex โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( ๐‘“ โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) โ†’ ๐‘“ โˆˆ { ๐น } ) )
40 39 ssrdv โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) โŠ† { ๐น } )
41 1 2 3 mulgrhm โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ๐น โˆˆ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) )
42 41 snssd โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ { ๐น } โŠ† ( โ„คring RingHom ๐‘… ) )
43 40 42 eqssd โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( โ„คring RingHom ๐‘… ) = { ๐น } )