Metamath Proof Explorer


Theorem ig1pdvds

Description: The monic generator of an ideal divides all elements of the ideal. (Contributed by Stefan O'Rear, 29-Mar-2015) (Proof shortened by AV, 25-Sep-2020)

Ref Expression
Hypotheses ig1pval.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
ig1pval.g ⊢ G = idlGen 1p ⁡ R
ig1pcl.u ⊢ U = LIdeal ⁡ P
ig1pdvds.d ⊢ ∥ ˙ = ∥ r ⁡ P
Assertion ig1pdvds ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → G ⁡ I ∥ ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ig1pval.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
2 ig1pval.g ⊢ G = idlGen 1p ⁡ R
3 ig1pcl.u ⊢ U = LIdeal ⁡ P
4 ig1pdvds.d ⊢ ∥ ˙ = ∥ r ⁡ P
5 drngring ⊢ R ∈ DivRing → R ∈ Ring
6 1 ply1ring ⊢ R ∈ Ring → P ∈ Ring
7 5 6 syl ⊢ R ∈ DivRing → P ∈ Ring
8 7 3ad2ant1 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → P ∈ Ring
9 eqid ⊢ Base P = Base P
10 9 3 lidlss ⊢ I ∈ U → I ⊆ Base P
11 10 3ad2ant2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → I ⊆ Base P
12 1 2 3 ig1pcl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U → G ⁡ I ∈ I
13 12 3adant3 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → G ⁡ I ∈ I
14 11 13 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → G ⁡ I ∈ Base P
15 eqid ⊢ 0 P = 0 P
16 9 4 15 dvdsr01 ⊢ P ∈ Ring ∧ G ⁡ I ∈ Base P → G ⁡ I ∥ ˙ 0 P
17 8 14 16 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → G ⁡ I ∥ ˙ 0 P
18 17 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I = 0 P → G ⁡ I ∥ ˙ 0 P
19 eleq2 ⊢ I = 0 P → X ∈ I ↔ X ∈ 0 P
20 19 biimpac ⊢ X ∈ I ∧ I = 0 P → X ∈ 0 P
21 20 3ad2antl3 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I = 0 P → X ∈ 0 P
22 elsni ⊢ X ∈ 0 P → X = 0 P
23 21 22 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I = 0 P → X = 0 P
24 18 23 breqtrrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I = 0 P → G ⁡ I ∥ ˙ X
25 simpl1 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → R ∈ DivRing
26 25 5 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → R ∈ Ring
27 simpl2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ∈ U
28 27 10 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ⊆ Base P
29 simpl3 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X ∈ I
30 28 29 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X ∈ Base P
31 simpr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ≠ 0 P
32 eqid ⊢ deg 1 ⁡ R = deg 1 ⁡ R
33 eqid ⊢ Monic 1p ⁡ R = Monic 1p ⁡ R
34 1 2 15 3 32 33 ig1pval3 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ I ∧ G ⁡ I ∈ Monic 1p ⁡ R ∧ deg 1 ⁡ R ⁡ G ⁡ I = inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ <
35 25 27 31 34 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ I ∧ G ⁡ I ∈ Monic 1p ⁡ R ∧ deg 1 ⁡ R ⁡ G ⁡ I = inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ <
36 35 simp2d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ Monic 1p ⁡ R
37 eqid ⊢ Unic 1p ⁡ R = Unic 1p ⁡ R
38 37 33 mon1puc1p ⊢ R ∈ Ring ∧ G ⁡ I ∈ Monic 1p ⁡ R → G ⁡ I ∈ Unic 1p ⁡ R
39 26 36 38 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ Unic 1p ⁡ R
40 eqid ⊢ rem 1p ⁡ R = rem 1p ⁡ R
41 40 1 9 37 32 r1pdeglt ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ Base P ∧ G ⁡ I ∈ Unic 1p ⁡ R → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I < deg 1 ⁡ R ⁡ G ⁡ I
42 26 30 39 41 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I < deg 1 ⁡ R ⁡ G ⁡ I
43 35 simp3d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ G ⁡ I = inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ <
44 42 43 breqtrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I < inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ <
45 32 1 9 deg1xrf ⊢ deg 1 ⁡ R : Base P ⟶ ℝ *
46 35 simp1d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ I
47 28 46 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∈ Base P
48 eqid ⊢ quot 1p ⁡ R = quot 1p ⁡ R
49 eqid ⊢ ⋅ P = ⋅ P
50 eqid ⊢ - P = - P
51 40 1 9 48 49 50 r1pval ⊢ X ∈ Base P ∧ G ⁡ I ∈ Base P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = X - P X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I
52 30 47 51 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = X - P X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I
53 26 6 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → P ∈ Ring
54 48 1 9 37 q1pcl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ Base P ∧ G ⁡ I ∈ Unic 1p ⁡ R → X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ Base P
55 26 30 39 54 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ Base P
56 3 9 49 lidlmcl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U ∧ X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ Base P ∧ G ⁡ I ∈ I → X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I ∈ I
57 53 27 55 46 56 syl22anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I ∈ I
58 3 50 lidlsubcl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I ∈ I → X - P X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I ∈ I
59 53 27 29 57 58 syl22anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X - P X quot 1p ⁡ R G ⁡ I ⋅ P G ⁡ I ∈ I
60 52 59 eqeltrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I
61 28 60 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ Base P
62 ffvelcdm ⊢ deg 1 ⁡ R : Base P ⟶ ℝ * ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ Base P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ ℝ *
63 45 61 62 sylancr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ ℝ *
64 28 ssdifd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ∖ 0 P ⊆ Base P ∖ 0 P
65 imass2 ⊢ I ∖ 0 P ⊆ Base P ∖ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ deg 1 ⁡ R Base P ∖ 0 P
66 64 65 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ deg 1 ⁡ R Base P ∖ 0 P
67 32 1 15 9 deg1n0ima ⊢ R ∈ Ring → deg 1 ⁡ R Base P ∖ 0 P ⊆ ℕ 0
68 26 67 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R Base P ∖ 0 P ⊆ ℕ 0
69 nn0uz ⊢ ℕ 0 = ℤ ≥ 0
70 68 69 sseqtrdi ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R Base P ∖ 0 P ⊆ ℤ ≥ 0
71 66 70 sstrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ ℤ ≥ 0
72 uzssz ⊢ ℤ ≥ 0 ⊆ ℤ
73 zssre ⊢ ℤ ⊆ ℝ
74 ressxr ⊢ ℝ ⊆ ℝ *
75 73 74 sstri ⊢ ℤ ⊆ ℝ *
76 72 75 sstri ⊢ ℤ ≥ 0 ⊆ ℝ *
77 71 76 sstrdi ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ ℝ *
78 3 15 lidl0cl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U → 0 P ∈ I
79 53 27 78 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → 0 P ∈ I
80 79 snssd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → 0 P ⊆ I
81 31 necomd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → 0 P ≠ I
82 pssdifn0 ⊢ 0 P ⊆ I ∧ 0 P ≠ I → I ∖ 0 P ≠ ∅
83 80 81 82 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ∖ 0 P ≠ ∅
84 ffn ⊢ deg 1 ⁡ R : Base P ⟶ ℝ * → deg 1 ⁡ R Fn Base P
85 45 84 ax-mp ⊢ deg 1 ⁡ R Fn Base P
86 28 ssdifssd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → I ∖ 0 P ⊆ Base P
87 fnimaeq0 ⊢ deg 1 ⁡ R Fn Base P ∧ I ∖ 0 P ⊆ Base P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P = ∅ ↔ I ∖ 0 P = ∅
88 85 86 87 sylancr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P = ∅ ↔ I ∖ 0 P = ∅
89 88 necon3bid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ≠ ∅ ↔ I ∖ 0 P ≠ ∅
90 83 89 mpbird ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ≠ ∅
91 infssuzcl ⊢ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ ℤ ≥ 0 ∧ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ≠ ∅ → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ∈ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P
92 71 90 91 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ∈ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P
93 77 92 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ∈ ℝ *
94 xrltnle ⊢ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ ℝ * ∧ inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ∈ ℝ * → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I < inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ↔ ¬ inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
95 63 93 94 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I < inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ↔ ¬ inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
96 44 95 mpbid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → ¬ inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
97 71 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ ℤ ≥ 0
98 60 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I
99 simpr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P
100 eldifsn ⊢ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I ∖ 0 P ↔ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P
101 98 99 100 sylanbrc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I ∖ 0 P
102 fnfvima ⊢ deg 1 ⁡ R Fn Base P ∧ I ∖ 0 P ⊆ Base P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ I ∖ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P
103 85 86 101 102 mp3an2ani ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P
104 infssuzle ⊢ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ⊆ ℤ ≥ 0 ∧ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ∈ deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
105 97 103 104 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P ∧ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
106 105 ex ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I ≠ 0 P → inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I
107 106 necon1bd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → ¬ inf deg 1 ⁡ R I ∖ 0 P ℝ < ≤ deg 1 ⁡ R ⁡ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = 0 P
108 96 107 mpd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = 0 P
109 1 4 9 37 15 40 dvdsr1p ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ Base P ∧ G ⁡ I ∈ Unic 1p ⁡ R → G ⁡ I ∥ ˙ X ↔ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = 0 P
110 26 30 39 109 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∥ ˙ X ↔ X rem 1p ⁡ R G ⁡ I = 0 P
111 108 110 mpbird ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I ∧ I ≠ 0 P → G ⁡ I ∥ ˙ X
112 24 111 pm2.61dane ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ X ∈ I → G ⁡ I ∥ ˙ X