Metamath Proof Explorer


Theorem ig1peu

Description: There is a unique monic polynomial of minimal degree in any nonzero ideal. (Contributed by Stefan O'Rear, 29-Mar-2015) (Revised by AV, 25-Sep-2020)

Ref Expression
Hypotheses ig1peu.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
ig1peu.u ⊢ U = LIdeal ⁡ P
ig1peu.z ⊢ 0 ˙ = 0 P
ig1peu.m ⊢ M = Monic 1p ⁡ R
ig1peu.d ⊢ D = deg 1 ⁡ R
Assertion ig1peu ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∃! g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ig1peu.p ⊢ P = Poly 1 ⁡ R
2 ig1peu.u ⊢ U = LIdeal ⁡ P
3 ig1peu.z ⊢ 0 ˙ = 0 P
4 ig1peu.m ⊢ M = Monic 1p ⁡ R
5 ig1peu.d ⊢ D = deg 1 ⁡ R
6 eqid ⊢ Base P = Base P
7 6 2 lidlss ⊢ I ∈ U → I ⊆ Base P
8 7 3ad2ant2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ⊆ Base P
9 8 ssdifd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P ∖ 0 ˙
10 imass2 ⊢ I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P ∖ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ⊆ D Base P ∖ 0 ˙
11 9 10 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ⊆ D Base P ∖ 0 ˙
12 drngring ⊢ R ∈ DivRing → R ∈ Ring
13 12 3ad2ant1 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → R ∈ Ring
14 5 1 3 6 deg1n0ima ⊢ R ∈ Ring → D Base P ∖ 0 ˙ ⊆ ℕ 0
15 13 14 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D Base P ∖ 0 ˙ ⊆ ℕ 0
16 11 15 sstrd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℕ 0
17 nn0uz ⊢ ℕ 0 = ℤ ≥ 0
18 16 17 sseqtrdi ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℤ ≥ 0
19 1 ply1ring ⊢ R ∈ Ring → P ∈ Ring
20 13 19 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → P ∈ Ring
21 simp2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ∈ U
22 2 3 lidl0cl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U → 0 ˙ ∈ I
23 20 21 22 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → 0 ˙ ∈ I
24 23 snssd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → 0 ˙ ⊆ I
25 simp3 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ≠ 0 ˙
26 25 necomd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → 0 ˙ ≠ I
27 pssdifn0 ⊢ 0 ˙ ⊆ I ∧ 0 ˙ ≠ I → I ∖ 0 ˙ ≠ ∅
28 24 26 27 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ∖ 0 ˙ ≠ ∅
29 5 1 6 deg1xrf ⊢ D : Base P ⟶ ℝ *
30 ffn ⊢ D : Base P ⟶ ℝ * → D Fn Base P
31 29 30 ax-mp ⊢ D Fn Base P
32 31 a1i ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D Fn Base P
33 8 ssdifssd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P
34 fnimaeq0 ⊢ D Fn Base P ∧ I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P → D I ∖ 0 ˙ = ∅ ↔ I ∖ 0 ˙ = ∅
35 32 33 34 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ = ∅ ↔ I ∖ 0 ˙ = ∅
36 35 necon3bid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ≠ ∅ ↔ I ∖ 0 ˙ ≠ ∅
37 28 36 mpbird ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ≠ ∅
38 infssuzcl ⊢ D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℤ ≥ 0 ∧ D I ∖ 0 ˙ ≠ ∅ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∈ D I ∖ 0 ˙
39 18 37 38 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∈ D I ∖ 0 ˙
40 32 33 fvelimabd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∈ D I ∖ 0 ˙ ↔ ∃ h ∈ I ∖ 0 ˙ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
41 39 40 mpbid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∃ h ∈ I ∖ 0 ˙ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
42 20 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → P ∈ Ring
43 simpl2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → I ∈ U
44 13 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → R ∈ Ring
45 eqid ⊢ algSc ⁡ P = algSc ⁡ P
46 eqid ⊢ Base R = Base R
47 1 45 46 6 ply1sclf ⊢ R ∈ Ring → algSc ⁡ P : Base R ⟶ Base P
48 44 47 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → algSc ⁡ P : Base R ⟶ Base P
49 simpl1 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → R ∈ DivRing
50 33 sselda ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ∈ Base P
51 eldifsni ⊢ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ≠ 0 ˙
52 51 adantl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ≠ 0 ˙
53 eqid ⊢ Unic 1p ⁡ R = Unic 1p ⁡ R
54 1 6 3 53 drnguc1p ⊢ R ∈ DivRing ∧ h ∈ Base P ∧ h ≠ 0 ˙ → h ∈ Unic 1p ⁡ R
55 49 50 52 54 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ∈ Unic 1p ⁡ R
56 eqid ⊢ Unit ⁡ R = Unit ⁡ R
57 5 56 53 uc1pldg ⊢ h ∈ Unic 1p ⁡ R → coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R
58 55 57 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R
59 eqid ⊢ inv r ⁡ R = inv r ⁡ R
60 56 59 unitinvcl ⊢ R ∈ Ring ∧ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R → inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R
61 44 58 60 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R
62 46 56 unitcl ⊢ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Unit ⁡ R → inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Base R
63 61 62 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Base R
64 48 63 ffvelcdmd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Base P
65 eldifi ⊢ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ∈ I
66 65 adantl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → h ∈ I
67 eqid ⊢ ⋅ P = ⋅ P
68 2 6 67 lidlmcl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U ∧ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ Base P ∧ h ∈ I → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ I
69 42 43 64 66 68 syl22anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ I
70 53 4 1 67 45 5 59 uc1pmon1p ⊢ R ∈ Ring ∧ h ∈ Unic 1p ⁡ R → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ M
71 44 55 70 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ M
72 69 71 elind ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ I ∩ M
73 eqid ⊢ RLReg ⁡ R = RLReg ⁡ R
74 73 56 unitrrg ⊢ R ∈ Ring → Unit ⁡ R ⊆ RLReg ⁡ R
75 44 74 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → Unit ⁡ R ⊆ RLReg ⁡ R
76 75 61 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ RLReg ⁡ R
77 5 1 73 6 67 45 deg1mul3 ⊢ R ∈ Ring ∧ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ∈ RLReg ⁡ R ∧ h ∈ Base P → D ⁡ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h = D ⁡ h
78 44 76 50 77 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → D ⁡ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h = D ⁡ h
79 fveqeq2 ⊢ g = algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h → D ⁡ g = D ⁡ h ↔ D ⁡ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h = D ⁡ h
80 79 rspcev ⊢ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ algSc ⁡ P ⁡ inv r ⁡ R ⁡ coe 1 ⁡ h ⁡ D ⁡ h ⋅ P h = D ⁡ h → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = D ⁡ h
81 72 78 80 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = D ⁡ h
82 eqeq2 ⊢ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → D ⁡ g = D ⁡ h ↔ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
83 82 rexbidv ⊢ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = D ⁡ h ↔ ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
84 81 83 syl5ibcom ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ h ∈ I ∖ 0 ˙ → D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
85 84 rexlimdva ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∃ h ∈ I ∖ 0 ˙ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
86 41 85 mpd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
87 eqid ⊢ - P = - P
88 13 ad2antrr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → R ∈ Ring
89 simprl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g ∈ I ∩ M
90 89 elin2d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g ∈ M
91 90 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g ∈ M
92 simprl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
93 simprr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → h ∈ I ∩ M
94 93 elin2d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → h ∈ M
95 94 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → h ∈ M
96 simprr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
97 5 4 1 87 88 91 92 95 96 deg1submon1p ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → D ⁡ g - P h < inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
98 97 ex ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → D ⁡ g - P h < inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
99 18 ad2antrr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℤ ≥ 0
100 31 a1i ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → D Fn Base P
101 33 ad2antrr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P
102 20 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → P ∈ Ring
103 simpl2 ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → I ∈ U
104 89 elin1d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g ∈ I
105 93 elin1d ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → h ∈ I
106 2 87 lidlsubcl ⊢ P ∈ Ring ∧ I ∈ U ∧ g ∈ I ∧ h ∈ I → g - P h ∈ I
107 102 103 104 105 106 syl22anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g - P h ∈ I
108 107 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → g - P h ∈ I
109 simpr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → g - P h ≠ 0 ˙
110 eldifsn ⊢ g - P h ∈ I ∖ 0 ˙ ↔ g - P h ∈ I ∧ g - P h ≠ 0 ˙
111 108 109 110 sylanbrc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → g - P h ∈ I ∖ 0 ˙
112 fnfvima ⊢ D Fn Base P ∧ I ∖ 0 ˙ ⊆ Base P ∧ g - P h ∈ I ∖ 0 ˙ → D ⁡ g - P h ∈ D I ∖ 0 ˙
113 100 101 111 112 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → D ⁡ g - P h ∈ D I ∖ 0 ˙
114 infssuzle ⊢ D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℤ ≥ 0 ∧ D ⁡ g - P h ∈ D I ∖ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ≤ D ⁡ g - P h
115 99 113 114 syl2anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M ∧ g - P h ≠ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ≤ D ⁡ g - P h
116 115 ex ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g - P h ≠ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ≤ D ⁡ g - P h
117 imassrn ⊢ D I ∖ 0 ˙ ⊆ ran ⁡ D
118 frn ⊢ D : Base P ⟶ ℝ * → ran ⁡ D ⊆ ℝ *
119 29 118 ax-mp ⊢ ran ⁡ D ⊆ ℝ *
120 117 119 sstri ⊢ D I ∖ 0 ˙ ⊆ ℝ *
121 120 39 sselid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∈ ℝ *
122 121 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∈ ℝ *
123 ringgrp ⊢ P ∈ Ring → P ∈ Grp
124 20 123 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → P ∈ Grp
125 124 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → P ∈ Grp
126 inss1 ⊢ I ∩ M ⊆ I
127 126 8 sstrid ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → I ∩ M ⊆ Base P
128 127 adantr ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → I ∩ M ⊆ Base P
129 128 89 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g ∈ Base P
130 128 93 sseldd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → h ∈ Base P
131 6 87 grpsubcl ⊢ P ∈ Grp ∧ g ∈ Base P ∧ h ∈ Base P → g - P h ∈ Base P
132 125 129 130 131 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g - P h ∈ Base P
133 5 1 6 deg1xrcl ⊢ g - P h ∈ Base P → D ⁡ g - P h ∈ ℝ *
134 132 133 syl ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → D ⁡ g - P h ∈ ℝ *
135 122 134 xrlenltd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ≤ D ⁡ g - P h ↔ ¬ D ⁡ g - P h < inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
136 116 135 sylibd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g - P h ≠ 0 ˙ → ¬ D ⁡ g - P h < inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
137 136 necon4ad ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → D ⁡ g - P h < inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g - P h = 0 ˙
138 98 137 syld ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g - P h = 0 ˙
139 6 3 87 grpsubeq0 ⊢ P ∈ Grp ∧ g ∈ Base P ∧ h ∈ Base P → g - P h = 0 ˙ ↔ g = h
140 125 129 130 139 syl3anc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → g - P h = 0 ˙ ↔ g = h
141 138 140 sylibd ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ ∧ g ∈ I ∩ M ∧ h ∈ I ∩ M → D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g = h
142 141 ralrimivva ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∀ g ∈ I ∩ M ∀ h ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g = h
143 fveqeq2 ⊢ g = h → D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ↔ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <
144 143 reu4 ⊢ ∃! g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ↔ ∃ g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ ∀ g ∈ I ∩ M ∀ h ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < ∧ D ⁡ h = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ < → g = h
145 86 142 144 sylanbrc ⊢ R ∈ DivRing ∧ I ∈ U ∧ I ≠ 0 ˙ → ∃! g ∈ I ∩ M D ⁡ g = inf D I ∖ 0 ˙ ℝ <