Metamath Proof Explorer


Theorem qusmul2

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

Ref Expression
Hypotheses qusmul2.h โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
qusmul2.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
qusmul2.p โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
qusmul2.a โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘„ )
qusmul2.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
qusmul2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
qusmul2.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
qusmul2.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐ต )
Assertion qusmul2 ( 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 qusmul2.h โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
2 qusmul2.v โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
3 qusmul2.p โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
4 qusmul2.a โŠข ร— = ( .r โ€˜ ๐‘„ )
5 qusmul2.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
6 qusmul2.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
7 qusmul2.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
8 qusmul2.4 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 6 2idllidld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( LIdeal โ€˜ ๐‘… ) )
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 5 11 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 eqid โŠข ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) = ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… )
19 2 15 18 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 ) ) )
20 5 6 19 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 ) ) )
21 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 )
22 21 3expb โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
23 5 22 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘ž โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘ž ) โˆˆ ๐ต )
24 23 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 )
25 9 10 17 5 20 24 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 ) )
26 7 8 25 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 ) )