Metamath Proof Explorer


Theorem unitmulcl

Description: The product of units is a unit. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses unitmulcl.1 โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
unitmulcl.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
Assertion unitmulcl ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 unitmulcl.1 โŠข ๐‘ˆ = ( Unit โ€˜ ๐‘… )
2 unitmulcl.2 โŠข ยท = ( .r โ€˜ ๐‘… )
3 simp1 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
4 simp3 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ )
5 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
6 5 1 unitcl โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
7 4 6 syl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
8 simp2 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ )
9 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘… ) = ( 1r โ€˜ ๐‘… )
10 eqid โŠข ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) = ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… )
11 eqid โŠข ( oppr โ€˜ ๐‘… ) = ( oppr โ€˜ ๐‘… )
12 eqid โŠข ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) = ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) )
13 1 9 10 11 12 isunit โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
14 8 13 sylib โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
15 14 simpld โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
16 5 10 2 dvdsrmul1 โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘Œ ) )
17 3 7 15 16 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘Œ ) )
18 5 2 9 ringlidm โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘Œ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘Œ ) = ๐‘Œ )
19 3 7 18 syl2anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ยท ๐‘Œ ) = ๐‘Œ )
20 17 19 breqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ๐‘Œ )
21 1 9 10 11 12 isunit โŠข ( ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
22 4 21 sylib โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
23 22 simpld โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
24 5 10 dvdsrtr โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ๐‘Œ โˆง ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
25 3 20 23 24 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
26 11 opprring โŠข ( ๐‘… โˆˆ Ring โ†’ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Ring )
27 3 26 syl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Ring )
28 eqid โŠข ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) = ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) )
29 5 2 11 28 opprmul โŠข ( ๐‘Œ ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) = ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ )
30 5 1 unitcl โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
31 8 30 syl โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) )
32 22 simprd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
33 11 5 opprbas โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) )
34 33 12 28 dvdsrmul1 โŠข ( ( ( oppr โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘Œ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘Œ ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) )
35 27 31 32 34 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘Œ ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) )
36 5 2 11 28 opprmul โŠข ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) = ( ๐‘‹ ยท ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
37 5 2 9 ringridm โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐‘‹ )
38 3 31 37 syl2anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) = ๐‘‹ )
39 36 38 eqtrid โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) = ๐‘‹ )
40 35 39 breqtrd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘Œ ( .r โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ )
41 29 40 eqbrtrrid โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ )
42 14 simprd โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
43 33 12 dvdsrtr โŠข ( ( ( oppr โ€˜ ๐‘… ) โˆˆ Ring โˆง ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ๐‘‹ โˆง ๐‘‹ ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
44 27 41 42 43 syl3anc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) )
45 1 9 10 11 12 isunit โŠข ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ โ†” ( ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ๐‘… ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) โˆง ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) ( โˆฅr โ€˜ ( oppr โ€˜ ๐‘… ) ) ( 1r โ€˜ ๐‘… ) ) )
46 25 44 45 sylanbrc โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘ˆ โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐‘ˆ ) โ†’ ( ๐‘‹ ยท ๐‘Œ ) โˆˆ ๐‘ˆ )