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Theorem imasrng

Description: The image structure of a non-unital ring is a non-unital ring ( imasring analog). (Contributed by AV, 22-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses imasrng.u φ U = F 𝑠 R
imasrng.v φ V = Base R
imasrng.p + ˙ = + R
imasrng.t · ˙ = R
imasrng.f φ F : V onto B
imasrng.e1 φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a + ˙ b = F p + ˙ q
imasrng.e2 φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a · ˙ b = F p · ˙ q
imasrng.r φ R Rng
Assertion imasrng φ U Rng

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasrng.u φ U = F 𝑠 R
2 imasrng.v φ V = Base R
3 imasrng.p + ˙ = + R
4 imasrng.t · ˙ = R
5 imasrng.f φ F : V onto B
6 imasrng.e1 φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a + ˙ b = F p + ˙ q
7 imasrng.e2 φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a · ˙ b = F p · ˙ q
8 imasrng.r φ R Rng
9 1 2 5 8 imasbas φ B = Base U
10 eqidd φ + U = + U
11 eqidd φ U = U
12 3 a1i φ + ˙ = + R
13 rngabl R Rng R Abel
14 8 13 syl φ R Abel
15 eqid 0 R = 0 R
16 1 2 12 5 6 14 15 imasabl φ U Abel F 0 R = 0 U
17 16 simpld φ U Abel
18 eqid U = U
19 8 adantr φ u V v V R Rng
20 simprl φ u V v V u V
21 2 adantr φ u V v V V = Base R
22 20 21 eleqtrd φ u V v V u Base R
23 simprr φ u V v V v V
24 23 21 eleqtrd φ u V v V v Base R
25 eqid Base R = Base R
26 25 4 rngcl R Rng u Base R v Base R u · ˙ v Base R
27 19 22 24 26 syl3anc φ u V v V u · ˙ v Base R
28 27 21 eleqtrrd φ u V v V u · ˙ v V
29 28 caovclg φ p V q V p · ˙ q V
30 5 7 1 2 8 4 18 29 imasmulf φ U : B × B B
31 30 fovcld φ u B v B u U v B
32 forn F : V onto B ran F = B
33 5 32 syl φ ran F = B
34 33 eleq2d φ u ran F u B
35 33 eleq2d φ v ran F v B
36 33 eleq2d φ w ran F w B
37 34 35 36 3anbi123d φ u ran F v ran F w ran F u B v B w B
38 fofn F : V onto B F Fn V
39 fvelrnb F Fn V u ran F x V F x = u
40 fvelrnb F Fn V v ran F y V F y = v
41 fvelrnb F Fn V w ran F z V F z = w
42 39 40 41 3anbi123d F Fn V u ran F v ran F w ran F x V F x = u y V F y = v z V F z = w
43 5 38 42 3syl φ u ran F v ran F w ran F x V F x = u y V F y = v z V F z = w
44 37 43 bitr3d φ u B v B w B x V F x = u y V F y = v z V F z = w
45 3reeanv x V y V z V F x = u F y = v F z = w x V F x = u y V F y = v z V F z = w
46 44 45 bitr4di φ u B v B w B x V y V z V F x = u F y = v F z = w
47 8 adantr φ x V y V z V R Rng
48 simp2 φ x V y V x V
49 2 3ad2ant1 φ x V y V V = Base R
50 48 49 eleqtrd φ x V y V x Base R
51 50 3adant3r3 φ x V y V z V x Base R
52 simp3 φ x V y V y V
53 52 49 eleqtrd φ x V y V y Base R
54 53 3adant3r3 φ x V y V z V y Base R
55 simpr3 φ x V y V z V z V
56 2 adantr φ x V y V z V V = Base R
57 55 56 eleqtrd φ x V y V z V z Base R
58 25 4 rngass R Rng x Base R y Base R z Base R x · ˙ y · ˙ z = x · ˙ y · ˙ z
59 47 51 54 57 58 syl13anc φ x V y V z V x · ˙ y · ˙ z = x · ˙ y · ˙ z
60 59 fveq2d φ x V y V z V F x · ˙ y · ˙ z = F x · ˙ y · ˙ z
61 simpl φ x V y V z V φ
62 28 caovclg φ x V y V x · ˙ y V
63 62 3adantr3 φ x V y V z V x · ˙ y V
64 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x · ˙ y V z V F x · ˙ y U F z = F x · ˙ y · ˙ z
65 61 63 55 64 syl3anc φ x V y V z V F x · ˙ y U F z = F x · ˙ y · ˙ z
66 simpr1 φ x V y V z V x V
67 28 caovclg φ y V z V y · ˙ z V
68 67 3adantr1 φ x V y V z V y · ˙ z V
69 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x V y · ˙ z V F x U F y · ˙ z = F x · ˙ y · ˙ z
70 61 66 68 69 syl3anc φ x V y V z V F x U F y · ˙ z = F x · ˙ y · ˙ z
71 60 65 70 3eqtr4d φ x V y V z V F x · ˙ y U F z = F x U F y · ˙ z
72 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x V y V F x U F y = F x · ˙ y
73 72 3adant3r3 φ x V y V z V F x U F y = F x · ˙ y
74 73 oveq1d φ x V y V z V F x U F y U F z = F x · ˙ y U F z
75 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ y V z V F y U F z = F y · ˙ z
76 75 3adant3r1 φ x V y V z V F y U F z = F y · ˙ z
77 76 oveq2d φ x V y V z V F x U F y U F z = F x U F y · ˙ z
78 71 74 77 3eqtr4d φ x V y V z V F x U F y U F z = F x U F y U F z
79 simp1 F x = u F y = v F z = w F x = u
80 simp2 F x = u F y = v F z = w F y = v
81 79 80 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y = u U v
82 simp3 F x = u F y = v F z = w F z = w
83 81 82 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y U F z = u U v U w
84 80 82 oveq12d F x = u F y = v F z = w F y U F z = v U w
85 79 84 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y U F z = u U v U w
86 83 85 eqeq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y U F z = F x U F y U F z u U v U w = u U v U w
87 78 86 syl5ibcom φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v U w = u U v U w
88 87 3exp2 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v U w = u U v U w
89 88 imp32 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v U w = u U v U w
90 89 rexlimdv φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v U w = u U v U w
91 90 rexlimdvva φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v U w = u U v U w
92 46 91 sylbid φ u B v B w B u U v U w = u U v U w
93 92 imp φ u B v B w B u U v U w = u U v U w
94 25 3 4 rngdi R Rng x Base R y Base R z Base R x · ˙ y + ˙ z = x · ˙ y + ˙ x · ˙ z
95 47 51 54 57 94 syl13anc φ x V y V z V x · ˙ y + ˙ z = x · ˙ y + ˙ x · ˙ z
96 95 fveq2d φ x V y V z V F x · ˙ y + ˙ z = F x · ˙ y + ˙ x · ˙ z
97 25 3 rngacl R Rng u Base R v Base R u + ˙ v Base R
98 19 22 24 97 syl3anc φ u V v V u + ˙ v Base R
99 98 21 eleqtrrd φ u V v V u + ˙ v V
100 99 caovclg φ y V z V y + ˙ z V
101 100 3adantr1 φ x V y V z V y + ˙ z V
102 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x V y + ˙ z V F x U F y + ˙ z = F x · ˙ y + ˙ z
103 61 66 101 102 syl3anc φ x V y V z V F x U F y + ˙ z = F x · ˙ y + ˙ z
104 28 caovclg φ x V z V x · ˙ z V
105 104 3adantr2 φ x V y V z V x · ˙ z V
106 eqid + U = + U
107 5 6 1 2 8 3 106 imasaddval φ x · ˙ y V x · ˙ z V F x · ˙ y + U F x · ˙ z = F x · ˙ y + ˙ x · ˙ z
108 61 63 105 107 syl3anc φ x V y V z V F x · ˙ y + U F x · ˙ z = F x · ˙ y + ˙ x · ˙ z
109 96 103 108 3eqtr4d φ x V y V z V F x U F y + ˙ z = F x · ˙ y + U F x · ˙ z
110 5 6 1 2 8 3 106 imasaddval φ y V z V F y + U F z = F y + ˙ z
111 110 3adant3r1 φ x V y V z V F y + U F z = F y + ˙ z
112 111 oveq2d φ x V y V z V F x U F y + U F z = F x U F y + ˙ z
113 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x V z V F x U F z = F x · ˙ z
114 113 3adant3r2 φ x V y V z V F x U F z = F x · ˙ z
115 73 114 oveq12d φ x V y V z V F x U F y + U F x U F z = F x · ˙ y + U F x · ˙ z
116 109 112 115 3eqtr4d φ x V y V z V F x U F y + U F z = F x U F y + U F x U F z
117 80 82 oveq12d F x = u F y = v F z = w F y + U F z = v + U w
118 79 117 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y + U F z = u U v + U w
119 79 82 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F z = u U w
120 81 119 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y + U F x U F z = u U v + U u U w
121 118 120 eqeq12d F x = u F y = v F z = w F x U F y + U F z = F x U F y + U F x U F z u U v + U w = u U v + U u U w
122 116 121 syl5ibcom φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v + U w = u U v + U u U w
123 122 3exp2 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v + U w = u U v + U u U w
124 123 imp32 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v + U w = u U v + U u U w
125 124 rexlimdv φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v + U w = u U v + U u U w
126 125 rexlimdvva φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u U v + U w = u U v + U u U w
127 46 126 sylbid φ u B v B w B u U v + U w = u U v + U u U w
128 127 imp φ u B v B w B u U v + U w = u U v + U u U w
129 25 3 4 rngdir R Rng x Base R y Base R z Base R x + ˙ y · ˙ z = x · ˙ z + ˙ y · ˙ z
130 47 51 54 57 129 syl13anc φ x V y V z V x + ˙ y · ˙ z = x · ˙ z + ˙ y · ˙ z
131 130 fveq2d φ x V y V z V F x + ˙ y · ˙ z = F x · ˙ z + ˙ y · ˙ z
132 99 caovclg φ x V y V x + ˙ y V
133 132 3adantr3 φ x V y V z V x + ˙ y V
134 5 7 1 2 8 4 18 imasmulval φ x + ˙ y V z V F x + ˙ y U F z = F x + ˙ y · ˙ z
135 61 133 55 134 syl3anc φ x V y V z V F x + ˙ y U F z = F x + ˙ y · ˙ z
136 5 6 1 2 8 3 106 imasaddval φ x · ˙ z V y · ˙ z V F x · ˙ z + U F y · ˙ z = F x · ˙ z + ˙ y · ˙ z
137 61 105 68 136 syl3anc φ x V y V z V F x · ˙ z + U F y · ˙ z = F x · ˙ z + ˙ y · ˙ z
138 131 135 137 3eqtr4d φ x V y V z V F x + ˙ y U F z = F x · ˙ z + U F y · ˙ z
139 5 6 1 2 8 3 106 imasaddval φ x V y V F x + U F y = F x + ˙ y
140 139 3adant3r3 φ x V y V z V F x + U F y = F x + ˙ y
141 140 oveq1d φ x V y V z V F x + U F y U F z = F x + ˙ y U F z
142 114 76 oveq12d φ x V y V z V F x U F z + U F y U F z = F x · ˙ z + U F y · ˙ z
143 138 141 142 3eqtr4d φ x V y V z V F x + U F y U F z = F x U F z + U F y U F z
144 79 80 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x + U F y = u + U v
145 144 82 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x + U F y U F z = u + U v U w
146 119 84 oveq12d F x = u F y = v F z = w F x U F z + U F y U F z = u U w + U v U w
147 145 146 eqeq12d F x = u F y = v F z = w F x + U F y U F z = F x U F z + U F y U F z u + U v U w = u U w + U v U w
148 143 147 syl5ibcom φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u + U v U w = u U w + U v U w
149 148 3exp2 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u + U v U w = u U w + U v U w
150 149 imp32 φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u + U v U w = u U w + U v U w
151 150 rexlimdv φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u + U v U w = u U w + U v U w
152 151 rexlimdvva φ x V y V z V F x = u F y = v F z = w u + U v U w = u U w + U v U w
153 46 152 sylbid φ u B v B w B u + U v U w = u U w + U v U w
154 153 imp φ u B v B w B u + U v U w = u U w + U v U w
155 9 10 11 17 31 93 128 154 isrngd φ U Rng