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Theorem prdsrngd

Description: A product of non-unital rings is a non-unital ring. (Contributed by AV, 22-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses prdsrngd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
prdsrngd.i ⊢ φ → I ∈ W
prdsrngd.s ⊢ φ → S ∈ V
prdsrngd.r ⊢ φ → R : I ⟶ Rng
Assertion prdsrngd ⊢ φ → Y ∈ Rng

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 prdsrngd.y ⊢ Y = S ⨉ 𝑠 R
2 prdsrngd.i ⊢ φ → I ∈ W
3 prdsrngd.s ⊢ φ → S ∈ V
4 prdsrngd.r ⊢ φ → R : I ⟶ Rng
5 rngabl ⊢ x ∈ Rng → x ∈ Abel
6 5 ssriv ⊢ Rng ⊆ Abel
7 fss ⊢ R : I ⟶ Rng ∧ Rng ⊆ Abel → R : I ⟶ Abel
8 4 6 7 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ Abel
9 1 2 3 8 prdsabld ⊢ φ → Y ∈ Abel
10 eqid ⊢ S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R = S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
11 rngmgpf ⊢ mulGrp ↾ Rng : Rng ⟶ Smgrp
12 fco2 ⊢ mulGrp ↾ Rng : Rng ⟶ Smgrp ∧ R : I ⟶ Rng → mulGrp ∘ R : I ⟶ Smgrp
13 11 4 12 sylancr ⊢ φ → mulGrp ∘ R : I ⟶ Smgrp
14 10 2 3 13 prdssgrpd ⊢ φ → S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∈ Smgrp
15 fvexd ⊢ φ → mulGrp Y ∈ V
16 ovexd ⊢ φ → S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∈ V
17 eqidd ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base mulGrp Y
18 eqid ⊢ mulGrp Y = mulGrp Y
19 4 ffnd ⊢ φ → R Fn I
20 1 18 10 2 3 19 prdsmgp ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∧ + mulGrp Y = + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
21 20 simpld ⊢ φ → Base mulGrp Y = Base S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
22 20 simprd ⊢ φ → + mulGrp Y = + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R
23 22 oveqdr ⊢ φ ∧ x ∈ Base mulGrp Y ∧ y ∈ Base mulGrp Y → x + mulGrp Y y = x + S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R y
24 15 16 17 21 23 sgrppropd ⊢ φ → mulGrp Y ∈ Smgrp ↔ S ⨉ 𝑠 mulGrp ∘ R ∈ Smgrp
25 14 24 mpbird ⊢ φ → mulGrp Y ∈ Smgrp
26 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R : I ⟶ Rng
27 26 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → R ⁡ w ∈ Rng
28 eqid ⊢ Base Y = Base Y
29 3 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → S ∈ V
30 29 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → S ∈ V
31 2 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → I ∈ W
32 31 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → I ∈ W
33 19 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R Fn I
34 33 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → R Fn I
35 simplr1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ∈ Base Y
36 simpr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → w ∈ I
37 1 28 30 32 34 35 36 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
38 simpr2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y ∈ Base Y
39 38 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ∈ Base Y
40 1 28 30 32 34 39 36 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
41 simpr3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → z ∈ Base Y
42 41 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → z ∈ Base Y
43 1 28 30 32 34 42 36 prdsbasprj ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w
44 eqid ⊢ Base R ⁡ w = Base R ⁡ w
45 eqid ⊢ + R ⁡ w = + R ⁡ w
46 eqid ⊢ ⋅ R ⁡ w = ⋅ R ⁡ w
47 44 45 46 rngdi ⊢ R ⁡ w ∈ Rng ∧ x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
48 27 37 40 43 47 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
49 eqid ⊢ + Y = + Y
50 1 28 30 32 34 39 42 49 36 prdsplusgfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y + Y z ⁡ w = y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w
51 50 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w z ⁡ w
52 eqid ⊢ ⋅ Y = ⋅ Y
53 1 28 30 32 34 35 39 52 36 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y y ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w
54 1 28 30 32 34 35 42 52 36 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
55 53 54 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y ⁡ w + R ⁡ w x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
56 48 51 55 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
57 56 mpteq2dva ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → w ∈ I ⟼ x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
58 simpr1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ∈ Base Y
59 rnggrp ⊢ x ∈ Rng → x ∈ Grp
60 59 grpmndd ⊢ x ∈ Rng → x ∈ Mnd
61 60 ssriv ⊢ Rng ⊆ Mnd
62 fss ⊢ R : I ⟶ Rng ∧ Rng ⊆ Mnd → R : I ⟶ Mnd
63 4 61 62 sylancl ⊢ φ → R : I ⟶ Mnd
64 63 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → R : I ⟶ Mnd
65 1 28 49 29 31 64 38 41 prdsplusgcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y + Y z ∈ Base Y
66 1 28 29 31 33 58 65 52 prdsmulrval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = w ∈ I ⟼ x ⁡ w ⋅ R ⁡ w y + Y z ⁡ w
67 1 28 52 29 31 26 58 38 prdsmulrngcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y ∈ Base Y
68 1 28 52 29 31 26 58 41 prdsmulrngcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y z ∈ Base Y
69 1 28 29 31 33 67 68 49 prdsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y y ⁡ w + R ⁡ w x ⋅ Y z ⁡ w
70 57 66 69 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z
71 44 45 46 rngdir ⊢ R ⁡ w ∈ Rng ∧ x ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ y ⁡ w ∈ Base R ⁡ w ∧ z ⁡ w ∈ Base R ⁡ w → x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
72 27 37 40 43 71 syl13anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
73 1 28 30 32 34 35 39 49 36 prdsplusgfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w = x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w
74 73 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
75 1 28 30 32 34 39 42 52 36 prdsmulrfval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → y ⋅ Y z ⁡ w = y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
76 54 75 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w = x ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w + R ⁡ w y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
77 72 74 76 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y ∧ w ∈ I → x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
78 77 mpteq2dva ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → w ∈ I ⟼ x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
79 1 28 49 29 31 64 58 38 prdsplusgcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ∈ Base Y
80 1 28 29 31 33 79 41 52 prdsmulrval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x + Y y ⁡ w ⋅ R ⁡ w z ⁡ w
81 1 28 52 29 31 26 38 41 prdsmulrngcl ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → y ⋅ Y z ∈ Base Y
82 1 28 29 31 33 68 81 49 prdsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z = w ∈ I ⟼ x ⋅ Y z ⁡ w + R ⁡ w y ⋅ Y z ⁡ w
83 78 80 82 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
84 70 83 jca ⊢ φ ∧ x ∈ Base Y ∧ y ∈ Base Y ∧ z ∈ Base Y → x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
85 84 ralrimivvva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base Y ∀ y ∈ Base Y ∀ z ∈ Base Y x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
86 28 18 49 52 isrng ⊢ Y ∈ Rng ↔ Y ∈ Abel ∧ mulGrp Y ∈ Smgrp ∧ ∀ x ∈ Base Y ∀ y ∈ Base Y ∀ z ∈ Base Y x ⋅ Y y + Y z = x ⋅ Y y + Y x ⋅ Y z ∧ x + Y y ⋅ Y z = x ⋅ Y z + Y y ⋅ Y z
87 9 25 85 86 syl3anbrc ⊢ φ → Y ∈ Rng