Metamath Proof Explorer


Theorem rngqiprngimf1lem

Description: Lemma for rngqiprngimf1 . (Contributed by AV, 7-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses rng2idlring.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Rng )
rng2idlring.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
rng2idlring.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘… โ†พs ๐ผ )
rng2idlring.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Ring )
rng2idlring.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
rng2idlring.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
rng2idlring.1 โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐ฝ )
rngqiprngim.g โŠข โˆผ = ( ๐‘… ~QG ๐ผ )
rngqiprngim.q โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s โˆผ )
Assertion rngqiprngimf1lem ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( [ ๐ด ] โˆผ = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) โˆง ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rng2idlring.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Rng )
2 rng2idlring.i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) )
3 rng2idlring.j โŠข ๐ฝ = ( ๐‘… โ†พs ๐ผ )
4 rng2idlring.u โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Ring )
5 rng2idlring.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘… )
6 rng2idlring.t โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
7 rng2idlring.1 โŠข 1 = ( 1r โ€˜ ๐ฝ )
8 rngqiprngim.g โŠข โˆผ = ( ๐‘… ~QG ๐ผ )
9 rngqiprngim.q โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s โˆผ )
10 ringrng โŠข ( ๐ฝ โˆˆ Ring โ†’ ๐ฝ โˆˆ Rng )
11 4 10 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ฝ โˆˆ Rng )
12 3 11 eqeltrrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘… โ†พs ๐ผ ) โˆˆ Rng )
13 1 2 12 rng2idlnsg โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( NrmSGrp โ€˜ ๐‘… ) )
14 13 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ( NrmSGrp โ€˜ ๐‘… ) )
15 8 oveq2i โŠข ( ๐‘… /s โˆผ ) = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
16 9 15 eqtri โŠข ๐‘„ = ( ๐‘… /s ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
17 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐‘… ) = ( 0g โ€˜ ๐‘… )
18 16 17 qus0 โŠข ( ๐ผ โˆˆ ( NrmSGrp โ€˜ ๐‘… ) โ†’ [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) )
19 14 18 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) )
20 19 eqcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) )
21 20 eqeq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐ด ] โˆผ = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) โ†” [ ๐ด ] โˆผ = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) ) )
22 8 eqcomi โŠข ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = โˆผ
23 22 eceq2i โŠข [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ
24 23 a1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ )
25 24 eqeq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐ด ] โˆผ = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] ( ๐‘… ~QG ๐ผ ) โ†” [ ๐ด ] โˆผ = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ ) )
26 eqcom โŠข ( [ ๐ด ] โˆผ = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ โ†” [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ = [ ๐ด ] โˆผ )
27 rngabl โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ๐‘… โˆˆ Abel )
28 1 27 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Abel )
29 nsgsubg โŠข ( ๐ผ โˆˆ ( NrmSGrp โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) )
30 13 29 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) )
31 28 30 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘… โˆˆ Abel โˆง ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) ) )
32 5 17 rng0cl โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ๐ต )
33 1 32 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ๐ต )
34 33 anim1i โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ๐ต โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) )
35 eqid โŠข ( -g โ€˜ ๐‘… ) = ( -g โ€˜ ๐‘… )
36 5 35 8 qusecsub โŠข ( ( ( ๐‘… โˆˆ Abel โˆง ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) ) โˆง ( ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ ๐ต โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ = [ ๐ด ] โˆผ โ†” ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ ) )
37 31 34 36 syl2an2r โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ = [ ๐ด ] โˆผ โ†” ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ ) )
38 26 37 bitrid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐ด ] โˆผ = [ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ] โˆผ โ†” ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ ) )
39 21 25 38 3bitrd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐ด ] โˆผ = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) โ†” ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ ) )
40 rnggrp โŠข ( ๐‘… โˆˆ Rng โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
41 1 40 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Grp )
42 5 17 35 grpsubid1 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Grp โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐ด )
43 41 42 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐ด )
44 43 eleq1d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ โ†” ๐ด โˆˆ ๐ผ ) )
45 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐ฝ ) = ( Base โ€˜ ๐ฝ )
46 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ )
47 eqid โŠข ( .r โ€˜ ๐ฝ ) = ( .r โ€˜ ๐ฝ )
48 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ฝ โˆˆ Ring )
49 simpr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) )
50 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) = ( 1r โ€˜ ๐ฝ )
51 45 46 47 48 49 50 ring1nzdiv โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†” ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) )
52 51 biimpd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) )
53 52 ex โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ( ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) ) )
54 2 3 45 2idlbas โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) = ๐ผ )
55 54 eqcomd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ผ = ( Base โ€˜ ๐ฝ ) )
56 55 eleq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ๐ผ โ†” ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ฝ ) ) )
57 3 6 ressmulr โŠข ( ๐ผ โˆˆ ( 2Ideal โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ยท = ( .r โ€˜ ๐ฝ ) )
58 2 57 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยท = ( .r โ€˜ ๐ฝ ) )
59 7 a1i โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 1 = ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) )
60 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด = ๐ด )
61 58 59 60 oveq123d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 ยท ๐ด ) = ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) )
62 61 eqeq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†” ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) )
63 3 17 subg0 โŠข ( ๐ผ โˆˆ ( SubGrp โ€˜ ๐‘… ) โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) )
64 30 63 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 0g โ€˜ ๐‘… ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) )
65 64 eqeq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) โ†” ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) )
66 62 65 imbi12d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โ†” ( ( ( 1r โ€˜ ๐ฝ ) ( .r โ€˜ ๐ฝ ) ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) ) )
67 53 56 66 3imtr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ๐ผ โ†’ ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
68 67 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐ด โˆˆ ๐ผ โ†’ ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
69 44 68 sylbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐ด ( -g โ€˜ ๐‘… ) ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) โˆˆ ๐ผ โ†’ ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
70 39 69 sylbid โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( [ ๐ด ] โˆผ = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) โ†’ ( ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) ) )
71 70 impd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐ด โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( [ ๐ด ] โˆผ = ( 0g โ€˜ ๐‘„ ) โˆง ( 1 ยท ๐ด ) = ( 0g โ€˜ ๐ฝ ) ) โ†’ ๐ด = ( 0g โ€˜ ๐‘… ) ) )