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Theorem ringcom

Description: Commutativity of the additive group of a ring. (See also lmodcom .) (Contributed by Steve Rodriguez, 9-Sep-2007) This theorem followed originally from the definition immediately, but now is derived from other properties of a ring. This proof requires the existence of a multiplicative identity, and the existence of additive inverses. Therefore, this proof is not applicable for semirings. (Revised by Gérard Lang, 4-Dec-2014) (Proof shortened by AV, 1-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses ringacl.b ⊢ B = Base R
ringacl.p ⊢ + ˙ = + R
Assertion ringcom ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y = Y + ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ringacl.b ⊢ B = Base R
2 ringacl.p ⊢ + ˙ = + R
3 1 2 ringcomlem ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y
4 simp1 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → R ∈ Ring
5 4 ringgrpd ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → R ∈ Grp
6 simp2 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X ∈ B
7 1 2 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ X ∈ B → X + ˙ X ∈ B
8 4 6 6 7 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X ∈ B
9 simp3 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y ∈ B
10 1 2 grpass ⊢ R ∈ Grp ∧ X + ˙ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y
11 5 8 9 9 10 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y
12 1 2 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y ∈ B
13 1 2 grpass ⊢ R ∈ Grp ∧ X + ˙ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y
14 5 12 6 9 13 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y
15 3 11 14 3eqtr4d ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y
16 1 2 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ X + ˙ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y ∈ B
17 4 8 9 16 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y ∈ B
18 1 2 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ X + ˙ Y ∈ B ∧ X ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X ∈ B
19 4 12 6 18 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X ∈ B
20 1 2 grprcan ⊢ R ∈ Grp ∧ X + ˙ X + ˙ Y ∈ B ∧ X + ˙ Y + ˙ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y ↔ X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X
21 5 17 19 9 20 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X + ˙ Y ↔ X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X
22 15 21 mpbid ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X
23 1 2 grpass ⊢ R ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ X + ˙ Y
24 5 6 6 9 23 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ X + ˙ Y
25 1 2 grpass ⊢ R ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X = X + ˙ Y + ˙ X
26 5 6 9 6 25 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y + ˙ X = X + ˙ Y + ˙ X
27 22 24 26 3eqtr3d ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X
28 1 2 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → Y + ˙ X ∈ B
29 28 3com23 ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y + ˙ X ∈ B
30 1 2 grplcan ⊢ R ∈ Grp ∧ X + ˙ Y ∈ B ∧ Y + ˙ X ∈ B ∧ X ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X ↔ X + ˙ Y = Y + ˙ X
31 5 12 29 6 30 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ X + ˙ Y = X + ˙ Y + ˙ X ↔ X + ˙ Y = Y + ˙ X
32 27 31 mpbid ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y = Y + ˙ X