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Theorem rlocf1

Description: The embedding F of a ring R into its localization L . (Contributed by Thierry Arnoux, 4-May-2025)

Ref Expression
Hypotheses rlocf1.1 B = Base R
rlocf1.2 1 ˙ = 1 R
rlocf1.3 No typesetting found for |- L = ( R RLocal S ) with typecode |-
rlocf1.4 No typesetting found for |- .~ = ( R ~RL S ) with typecode |-
rlocf1.5 F = x B x 1 ˙ ˙
rlocf1.6 φ R CRing
rlocf1.7 φ S SubMnd mulGrp R
rlocf1.8 φ S RLReg R
Assertion rlocf1 φ F : B 1-1 B × S / ˙ F R RingHom L

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 rlocf1.1 B = Base R
2 rlocf1.2 1 ˙ = 1 R
3 rlocf1.3 Could not format L = ( R RLocal S ) : No typesetting found for |- L = ( R RLocal S ) with typecode |-
4 rlocf1.4 Could not format .~ = ( R ~RL S ) : No typesetting found for |- .~ = ( R ~RL S ) with typecode |-
5 rlocf1.5 F = x B x 1 ˙ ˙
6 rlocf1.6 φ R CRing
7 rlocf1.7 φ S SubMnd mulGrp R
8 rlocf1.8 φ S RLReg R
9 simpr φ x B x B
10 eqid mulGrp R = mulGrp R
11 10 2 ringidval 1 ˙ = 0 mulGrp R
12 11 subm0cl S SubMnd mulGrp R 1 ˙ S
13 7 12 syl φ 1 ˙ S
14 13 adantr φ x B 1 ˙ S
15 9 14 opelxpd φ x B x 1 ˙ B × S
16 4 ovexi ˙ V
17 16 ecelqsi x 1 ˙ B × S x 1 ˙ ˙ B × S / ˙
18 15 17 syl φ x B x 1 ˙ ˙ B × S / ˙
19 18 ralrimiva φ x B x 1 ˙ ˙ B × S / ˙
20 6 crnggrpd φ R Grp
21 20 ad5antr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R R Grp
22 simp-5r φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R x B
23 simp-4r φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R y B
24 vex x V
25 2 fvexi 1 ˙ V
26 24 25 op1st 1 st x 1 ˙ = x
27 26 a1i φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ = x
28 vex y V
29 28 25 op2nd 2 nd y 1 ˙ = 1 ˙
30 29 a1i φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 2 nd y 1 ˙ = 1 ˙
31 27 30 oveq12d φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ = x R 1 ˙
32 eqid R = R
33 6 crngringd φ R Ring
34 33 ad5antr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R R Ring
35 1 32 2 34 22 ringridmd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R x R 1 ˙ = x
36 31 35 eqtrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ = x
37 28 25 op1st 1 st y 1 ˙ = y
38 37 a1i φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st y 1 ˙ = y
39 24 25 op2nd 2 nd x 1 ˙ = 1 ˙
40 39 a1i φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 2 nd x 1 ˙ = 1 ˙
41 38 40 oveq12d φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = y R 1 ˙
42 1 32 2 34 23 ringridmd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R y R 1 ˙ = y
43 41 42 eqtrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = y
44 36 43 oveq12d φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = x - R y
45 8 ad5antr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R S RLReg R
46 simplr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R t S
47 45 46 sseldd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R t RLReg R
48 27 22 eqeltrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ B
49 10 1 mgpbas B = Base mulGrp R
50 49 submss S SubMnd mulGrp R S B
51 7 50 syl φ S B
52 51 13 sseldd φ 1 ˙ B
53 52 ad5antr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 ˙ B
54 30 53 eqeltrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 2 nd y 1 ˙ B
55 1 32 34 48 54 ringcld φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ B
56 38 23 eqeltrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st y 1 ˙ B
57 40 53 eqeltrd φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 2 nd x 1 ˙ B
58 1 32 34 56 57 ringcld φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B
59 eqid - R = - R
60 1 59 grpsubcl R Grp 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ B 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B
61 21 55 58 60 syl3anc φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B
62 simpr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R
63 eqid RLReg R = RLReg R
64 eqid 0 R = 0 R
65 63 1 32 64 rrgeq0i t RLReg R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R
66 65 imp t RLReg R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ B t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R
67 47 61 62 66 syl21anc φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R
68 44 67 eqtr3d φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R x - R y = 0 R
69 1 64 59 grpsubeq0 R Grp x B y B x - R y = 0 R x = y
70 69 biimpa R Grp x B y B x - R y = 0 R x = y
71 21 22 23 68 70 syl31anc φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R x = y
72 51 ad3antrrr φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ S B
73 eqid B × S = B × S
74 6 ad2antrr φ x B y B R CRing
75 7 ad2antrr φ x B y B S SubMnd mulGrp R
76 1 64 2 32 59 73 4 74 75 erler φ x B y B ˙ Er B × S
77 15 adantr φ x B y B x 1 ˙ B × S
78 76 77 erth φ x B y B x 1 ˙ ˙ y 1 ˙ x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙
79 78 biimpar φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x 1 ˙ ˙ y 1 ˙
80 1 4 72 64 32 59 79 erldi φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ t S t R 1 st x 1 ˙ R 2 nd y 1 ˙ - R 1 st y 1 ˙ R 2 nd x 1 ˙ = 0 R
81 71 80 r19.29a φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x = y
82 81 ex φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x = y
83 82 anasss φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x = y
84 83 ralrimivva φ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x = y
85 opeq1 x = y x 1 ˙ = y 1 ˙
86 85 eceq1d x = y x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙
87 5 86 f1mpt F : B 1-1 B × S / ˙ x B x 1 ˙ ˙ B × S / ˙ x B y B x 1 ˙ ˙ = y 1 ˙ ˙ x = y
88 19 84 87 sylanbrc φ F : B 1-1 B × S / ˙
89 eqid 1 L = 1 L
90 eqid L = L
91 eqid + R = + R
92 1 32 91 3 4 6 7 rloccring φ L CRing
93 92 crngringd φ L Ring
94 opeq1 x = 1 ˙ x 1 ˙ = 1 ˙ 1 ˙
95 94 eceq1d x = 1 ˙ x 1 ˙ ˙ = 1 ˙ 1 ˙ ˙
96 eqid 1 ˙ 1 ˙ ˙ = 1 ˙ 1 ˙ ˙
97 64 2 3 4 6 7 96 rloc1r φ 1 ˙ 1 ˙ ˙ = 1 L
98 95 97 sylan9eqr φ x = 1 ˙ x 1 ˙ ˙ = 1 L
99 fvexd φ 1 L V
100 5 98 52 99 fvmptd2 φ F 1 ˙ = 1 L
101 33 ad2antrr φ a B b B R Ring
102 52 ad2antrr φ a B b B 1 ˙ B
103 1 32 2 101 102 ringlidmd φ a B b B 1 ˙ R 1 ˙ = 1 ˙
104 103 eqcomd φ a B b B 1 ˙ = 1 ˙ R 1 ˙
105 104 opeq2d φ a B b B a R b 1 ˙ = a R b 1 ˙ R 1 ˙
106 105 eceq1d φ a B b B a R b 1 ˙ ˙ = a R b 1 ˙ R 1 ˙ ˙
107 6 ad2antrr φ a B b B R CRing
108 7 ad2antrr φ a B b B S SubMnd mulGrp R
109 simplr φ a B b B a B
110 simpr φ a B b B b B
111 108 12 syl φ a B b B 1 ˙ S
112 1 32 91 3 4 107 108 109 110 111 111 90 rlocmulval φ a B b B a 1 ˙ ˙ L b 1 ˙ ˙ = a R b 1 ˙ R 1 ˙ ˙
113 106 112 eqtr4d φ a B b B a R b 1 ˙ ˙ = a 1 ˙ ˙ L b 1 ˙ ˙
114 opeq1 x = a R b x 1 ˙ = a R b 1 ˙
115 114 eceq1d x = a R b x 1 ˙ ˙ = a R b 1 ˙ ˙
116 1 32 101 109 110 ringcld φ a B b B a R b B
117 ecexg ˙ V a R b 1 ˙ ˙ V
118 16 117 mp1i φ a B b B a R b 1 ˙ ˙ V
119 5 115 116 118 fvmptd3 φ a B b B F a R b = a R b 1 ˙ ˙
120 opeq1 x = a x 1 ˙ = a 1 ˙
121 120 eceq1d x = a x 1 ˙ ˙ = a 1 ˙ ˙
122 ecexg ˙ V a 1 ˙ ˙ V
123 16 122 mp1i φ a B b B a 1 ˙ ˙ V
124 5 121 109 123 fvmptd3 φ a B b B F a = a 1 ˙ ˙
125 opeq1 x = b x 1 ˙ = b 1 ˙
126 125 eceq1d x = b x 1 ˙ ˙ = b 1 ˙ ˙
127 ecexg ˙ V b 1 ˙ ˙ V
128 16 127 mp1i φ a B b B b 1 ˙ ˙ V
129 5 126 110 128 fvmptd3 φ a B b B F b = b 1 ˙ ˙
130 124 129 oveq12d φ a B b B F a L F b = a 1 ˙ ˙ L b 1 ˙ ˙
131 113 119 130 3eqtr4d φ a B b B F a R b = F a L F b
132 131 anasss φ a B b B F a R b = F a L F b
133 eqid Base L = Base L
134 eqid + L = + L
135 18 5 fmptd φ F : B B × S / ˙
136 1 64 32 59 73 3 4 6 51 rlocbas φ B × S / ˙ = Base L
137 136 feq3d φ F : B B × S / ˙ F : B Base L
138 135 137 mpbid φ F : B Base L
139 1 32 2 101 109 ringridmd φ a B b B a R 1 ˙ = a
140 1 32 2 101 110 ringridmd φ a B b B b R 1 ˙ = b
141 139 140 oveq12d φ a B b B a R 1 ˙ + R b R 1 ˙ = a + R b
142 141 eqcomd φ a B b B a + R b = a R 1 ˙ + R b R 1 ˙
143 142 104 opeq12d φ a B b B a + R b 1 ˙ = a R 1 ˙ + R b R 1 ˙ 1 ˙ R 1 ˙
144 143 eceq1d φ a B b B a + R b 1 ˙ ˙ = a R 1 ˙ + R b R 1 ˙ 1 ˙ R 1 ˙ ˙
145 1 32 91 3 4 107 108 109 110 111 111 134 rlocaddval φ a B b B a 1 ˙ ˙ + L b 1 ˙ ˙ = a R 1 ˙ + R b R 1 ˙ 1 ˙ R 1 ˙ ˙
146 144 145 eqtr4d φ a B b B a + R b 1 ˙ ˙ = a 1 ˙ ˙ + L b 1 ˙ ˙
147 opeq1 x = a + R b x 1 ˙ = a + R b 1 ˙
148 147 eceq1d x = a + R b x 1 ˙ ˙ = a + R b 1 ˙ ˙
149 20 ad2antrr φ a B b B R Grp
150 1 91 149 109 110 grpcld φ a B b B a + R b B
151 ecexg ˙ V a + R b 1 ˙ ˙ V
152 16 151 mp1i φ a B b B a + R b 1 ˙ ˙ V
153 5 148 150 152 fvmptd3 φ a B b B F a + R b = a + R b 1 ˙ ˙
154 124 129 oveq12d φ a B b B F a + L F b = a 1 ˙ ˙ + L b 1 ˙ ˙
155 146 153 154 3eqtr4d φ a B b B F a + R b = F a + L F b
156 155 anasss φ a B b B F a + R b = F a + L F b
157 1 2 89 32 90 33 93 100 132 133 91 134 138 156 isrhmd φ F R RingHom L
158 88 157 jca φ F : B 1-1 B × S / ˙ F R RingHom L