Metamath Proof Explorer


Theorem qusmul

Description: Value of the ring operation in a quotient ring. (Contributed by Thierry Arnoux, 1-Sep-2024)

Ref Expression
Hypotheses qusmul.h โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
qusmul.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
qusmul.p โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
qusmul.a โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘„ )
qusmul.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing )
qusmul.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) )
qusmul.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
qusmul.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ต )
Assertion qusmul ( ๐œ‘ โ†’ ( [ ๐‘‹ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ร— [ ๐‘Œ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ) = [ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qusmul.h โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
2 qusmul.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
3 qusmul.p โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
4 qusmul.a โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘„ )
5 qusmul.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ CRing )
6 qusmul.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) )
7 qusmul.x โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
8 qusmul.y โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ต )
9 1 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ) )
10 2 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
11 5 crngringd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
12 eqid โŠข ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) = ( LIdeal โ€˜ ๐‘… )
13 12 lidlsubg โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) )
14 11 6 13 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) )
15 eqid โŠข ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = ( ๐‘… ~QG ๐ผ )
16 2 15 eqger โŠข ( ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) Er ๐ต )
17 14 16 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) Er ๐ต )
18 12 crng2idl โŠข ( ๐‘… โˆˆ CRing โ†’ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) = ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
19 5 18 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) = ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
20 6 19 eleqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
21 eqid โŠข ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) = ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… )
22 2 15 21 3 2idlcpbl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ๐‘ฆ โˆง ๐‘ง ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ๐‘ก ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ก ) ) )
23 11 20 22 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ฅ ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ๐‘ฆ โˆง ๐‘ง ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ๐‘ก ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ง ) ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ก ) ) )
24 2 3 ringcl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
25 24 3expb โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
26 11 25 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
27 26 caovclg โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ก โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ก ) โˆˆ ๐ต )
28 9 10 17 5 23 27 3 4 qusmulval โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐‘‹ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ร— [ ๐‘Œ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ) = [ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
29 7 8 28 mpd3an23 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( [ ๐‘‹ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ร— [ ๐‘Œ ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ) = [ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )