Metamath Proof Explorer


Theorem isdrng4

Description: A division ring is a ring in which 1 =/= 0 and every nonzero element has a left and right inverse. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Mar-2025)

Ref Expression
Hypotheses isdrng4.b B = Base R
isdrng4.0 0 ˙ = 0 R
isdrng4.1 1 ˙ = 1 R
isdrng4.x · ˙ = R
isdrng4.u U = Unit R
isdrng4.r φ R Ring
Assertion isdrng4 φ R DivRing 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isdrng4.b B = Base R
2 isdrng4.0 0 ˙ = 0 R
3 isdrng4.1 1 ˙ = 1 R
4 isdrng4.x · ˙ = R
5 isdrng4.u U = Unit R
6 isdrng4.r φ R Ring
7 1 5 2 isdrng R DivRing R Ring U = B 0 ˙
8 6 biantrurd φ U = B 0 ˙ R Ring U = B 0 ˙
9 7 8 bitr4id φ R DivRing U = B 0 ˙
10 5 3 1unit R Ring 1 ˙ U
11 6 10 syl φ 1 ˙ U
12 11 adantr φ U = B 0 ˙ 1 ˙ U
13 simpr φ U = B 0 ˙ U = B 0 ˙
14 12 13 eleqtrd φ U = B 0 ˙ 1 ˙ B 0 ˙
15 eldifsni 1 ˙ B 0 ˙ 1 ˙ 0 ˙
16 14 15 syl φ U = B 0 ˙ 1 ˙ 0 ˙
17 simpll φ U = B 0 ˙ x B 0 ˙ φ
18 13 eleq2d φ U = B 0 ˙ x U x B 0 ˙
19 18 biimpar φ U = B 0 ˙ x B 0 ˙ x U
20 6 ad5antr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ R Ring
21 1 5 unitcl x U x B
22 21 ad5antlr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ x B
23 simp-4r φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ y B
24 simplr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ z B
25 simpllr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
26 simpr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ x · ˙ z = 1 ˙
27 1 2 3 4 5 20 22 23 24 25 26 ringinveu φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ z = y
28 27 oveq2d φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ x · ˙ z = x · ˙ y
29 28 26 eqtr3d φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙
30 21 ad3antlr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ x B
31 eqid r R = r R
32 eqid opp r R = opp r R
33 eqid r opp r R = r opp r R
34 5 3 31 32 33 isunit x U x r R 1 ˙ x r opp r R 1 ˙
35 34 simprbi x U x r opp r R 1 ˙
36 35 ad3antlr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ x r opp r R 1 ˙
37 32 1 opprbas B = Base opp r R
38 eqid opp r R = opp r R
39 37 33 38 dvdsr2 x B x r opp r R 1 ˙ y B y opp r R x = 1 ˙
40 39 biimpa x B x r opp r R 1 ˙ y B y opp r R x = 1 ˙
41 1 4 32 38 opprmul y opp r R x = x · ˙ y
42 41 eqeq1i y opp r R x = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙
43 42 rexbii y B y opp r R x = 1 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙
44 40 43 sylib x B x r opp r R 1 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙
45 oveq2 y = z x · ˙ y = x · ˙ z
46 45 eqeq1d y = z x · ˙ y = 1 ˙ x · ˙ z = 1 ˙
47 46 cbvrexvw y B x · ˙ y = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙
48 44 47 sylib x B x r opp r R 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙
49 30 36 48 syl2anc φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ z B x · ˙ z = 1 ˙
50 29 49 r19.29a φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙
51 simpr φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
52 50 51 jca φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
53 52 anasss φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
54 21 adantl φ x U x B
55 34 simplbi x U x r R 1 ˙
56 55 adantl φ x U x r R 1 ˙
57 1 31 4 dvdsr2 x B x r R 1 ˙ y B y · ˙ x = 1 ˙
58 57 biimpa x B x r R 1 ˙ y B y · ˙ x = 1 ˙
59 54 56 58 syl2anc φ x U y B y · ˙ x = 1 ˙
60 53 59 reximddv φ x U y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
61 17 19 60 syl2anc φ U = B 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
62 61 ralrimiva φ U = B 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
63 16 62 jca φ U = B 0 ˙ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
64 1 5 unitss U B
65 64 a1i φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ U B
66 6 adantr φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ R Ring
67 simprl φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ 1 ˙ 0 ˙
68 5 2 3 0unit R Ring 0 ˙ U 1 ˙ = 0 ˙
69 68 necon3bbid R Ring ¬ 0 ˙ U 1 ˙ 0 ˙
70 69 biimpar R Ring 1 ˙ 0 ˙ ¬ 0 ˙ U
71 66 67 70 syl2anc φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ ¬ 0 ˙ U
72 ssdifsn U B 0 ˙ U B ¬ 0 ˙ U
73 65 71 72 sylanbrc φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ U B 0 ˙
74 simplr φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x B 0 ˙
75 74 eldifad φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x B
76 simpr x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
77 76 reximi y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y B y · ˙ x = 1 ˙
78 77 adantl φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y B y · ˙ x = 1 ˙
79 57 biimpar x B y B y · ˙ x = 1 ˙ x r R 1 ˙
80 75 78 79 syl2anc φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x r R 1 ˙
81 simpl x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x · ˙ y = 1 ˙
82 81 reximi y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙
83 82 adantl φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙
84 83 43 sylibr φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ y B y opp r R x = 1 ˙
85 39 biimpar x B y B y opp r R x = 1 ˙ x r opp r R 1 ˙
86 75 84 85 syl2anc φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x r opp r R 1 ˙
87 80 86 34 sylanbrc φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x U
88 87 ex φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x U
89 88 ralimdva φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x B 0 ˙ x U
90 89 impr φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ x B 0 ˙ x U
91 dfss3 B 0 ˙ U x B 0 ˙ x U
92 90 91 sylibr φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ B 0 ˙ U
93 73 92 eqssd φ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙ U = B 0 ˙
94 63 93 impbida φ U = B 0 ˙ 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙
95 9 94 bitrd φ R DivRing 1 ˙ 0 ˙ x B 0 ˙ y B x · ˙ y = 1 ˙ y · ˙ x = 1 ˙