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Theorem rhmsubcrngclem2

Description: Lemma 2 for rhmsubcrngc . (Contributed by AV, 12-Mar-2020)

Ref Expression
Hypotheses rhmsubcrngc.c 𝐶 = ( RngCat ‘ 𝑈 )
rhmsubcrngc.u ( 𝜑𝑈𝑉 )
rhmsubcrngc.b ( 𝜑𝐵 = ( Ring ∩ 𝑈 ) )
rhmsubcrngc.h ( 𝜑𝐻 = ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) )
Assertion rhmsubcrngclem2 ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ∀ 𝑦𝐵𝑧𝐵𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∀ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ( 𝑔 ( ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ( comp ‘ 𝐶 ) 𝑧 ) 𝑓 ) ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rhmsubcrngc.c 𝐶 = ( RngCat ‘ 𝑈 )
2 rhmsubcrngc.u ( 𝜑𝑈𝑉 )
3 rhmsubcrngc.b ( 𝜑𝐵 = ( Ring ∩ 𝑈 ) )
4 rhmsubcrngc.h ( 𝜑𝐻 = ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) )
5 simpl ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝜑 )
6 5 ad2antrr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝜑 )
7 simpr ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) )
8 7 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) )
9 simprr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) )
10 4 rhmresel ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) → 𝑔 ∈ ( 𝑦 RingHom 𝑧 ) )
11 6 8 9 10 syl3anc ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑔 ∈ ( 𝑦 RingHom 𝑧 ) )
12 simpr ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝑥𝐵 )
13 simpl ( ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) → 𝑦𝐵 )
14 12 13 anim12i ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) )
15 14 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) )
16 simprl ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) )
17 4 rhmresel ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑦 ) )
18 6 15 16 17 syl3anc ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑦 ) )
19 rhmco ( ( 𝑔 ∈ ( 𝑦 RingHom 𝑧 ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑦 ) ) → ( 𝑔𝑓 ) ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
20 11 18 19 syl2anc ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑔𝑓 ) ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
21 2 adantr ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝑈𝑉 )
22 21 ad2antrr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑈𝑉 )
23 eqid ( comp ‘ 𝐶 ) = ( comp ‘ 𝐶 )
24 3 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑥𝐵𝑥 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) ) )
25 elinel2 ( 𝑥 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) → 𝑥𝑈 )
26 24 25 syl6bi ( 𝜑 → ( 𝑥𝐵𝑥𝑈 ) )
27 26 imp ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝑥𝑈 )
28 27 ad2antrr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑥𝑈 )
29 3 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑦𝐵𝑦 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) ) )
30 elinel2 ( 𝑦 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) → 𝑦𝑈 )
31 29 30 syl6bi ( 𝜑 → ( 𝑦𝐵𝑦𝑈 ) )
32 31 adantr ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝑦𝐵𝑦𝑈 ) )
33 32 com12 ( 𝑦𝐵 → ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝑦𝑈 ) )
34 33 adantr ( ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) → ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝑦𝑈 ) )
35 34 impcom ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → 𝑦𝑈 )
36 35 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑦𝑈 )
37 3 eleq2d ( 𝜑 → ( 𝑧𝐵𝑧 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) ) )
38 elinel2 ( 𝑧 ∈ ( Ring ∩ 𝑈 ) → 𝑧𝑈 )
39 37 38 syl6bi ( 𝜑 → ( 𝑧𝐵𝑧𝑈 ) )
40 39 adantr ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝑧𝐵𝑧𝑈 ) )
41 40 adantld ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) → 𝑧𝑈 ) )
42 41 imp ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → 𝑧𝑈 )
43 42 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑧𝑈 )
44 simprl ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) → 𝜑 )
45 44 adantr ( ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → 𝜑 )
46 12 anim1i ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ 𝑦𝐵 ) → ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) )
47 46 ancoms ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) → ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) )
48 47 adantr ( ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → ( 𝑥𝐵𝑦𝐵 ) )
49 simpr ( ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) )
50 45 48 49 17 syl3anc ( ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → 𝑓 ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑦 ) )
51 eqid ( Base ‘ 𝑥 ) = ( Base ‘ 𝑥 )
52 eqid ( Base ‘ 𝑦 ) = ( Base ‘ 𝑦 )
53 51 52 rhmf ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 RingHom 𝑦 ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) )
54 50 53 syl ( ( ( 𝑦𝐵 ∧ ( 𝜑𝑥𝐵 ) ) ∧ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) )
55 54 exp31 ( 𝑦𝐵 → ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) ) ) )
56 55 adantr ( ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) → ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) ) ) )
57 56 impcom ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) ) )
58 57 com12 ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) → ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) ) )
59 58 adantr ( ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) → ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) ) )
60 59 impcom ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑓 : ( Base ‘ 𝑥 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑦 ) )
61 10 3expa ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) → 𝑔 ∈ ( 𝑦 RingHom 𝑧 ) )
62 eqid ( Base ‘ 𝑧 ) = ( Base ‘ 𝑧 )
63 52 62 rhmf ( 𝑔 ∈ ( 𝑦 RingHom 𝑧 ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) )
64 61 63 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) )
65 64 ex ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) ) )
66 65 adantlr ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) ) )
67 66 adantld ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) ) )
68 67 imp ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → 𝑔 : ( Base ‘ 𝑦 ) ⟶ ( Base ‘ 𝑧 ) )
69 1 22 23 28 36 43 60 68 rngcco ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑔 ( ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ( comp ‘ 𝐶 ) 𝑧 ) 𝑓 ) = ( 𝑔𝑓 ) )
70 4 adantr ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → 𝐻 = ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) )
71 70 oveqdr ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) = ( 𝑥 ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) 𝑧 ) )
72 ovres ( ( 𝑥𝐵𝑧𝐵 ) → ( 𝑥 ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) 𝑧 ) = ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
73 72 ad2ant2l ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑥 ( RingHom ↾ ( 𝐵 × 𝐵 ) ) 𝑧 ) = ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
74 71 73 eqtrd ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) = ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
75 74 adantr ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) = ( 𝑥 RingHom 𝑧 ) )
76 20 69 75 3eltr4d ( ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) ∧ ( 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∧ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ) ) → ( 𝑔 ( ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ( comp ‘ 𝐶 ) 𝑧 ) 𝑓 ) ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) )
77 76 ralrimivva ( ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) ∧ ( 𝑦𝐵𝑧𝐵 ) ) → ∀ 𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∀ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ( 𝑔 ( ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ( comp ‘ 𝐶 ) 𝑧 ) 𝑓 ) ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) )
78 77 ralrimivva ( ( 𝜑𝑥𝐵 ) → ∀ 𝑦𝐵𝑧𝐵𝑓 ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑦 ) ∀ 𝑔 ∈ ( 𝑦 𝐻 𝑧 ) ( 𝑔 ( ⟨ 𝑥 , 𝑦 ⟩ ( comp ‘ 𝐶 ) 𝑧 ) 𝑓 ) ∈ ( 𝑥 𝐻 𝑧 ) )