Theorem isprmidl

Description: The predicate "is a prime ideal". (Contributed by Jeff Madsen, 10-Jun-2010) (Revised by Thierry Arnoux, 12-Jan-2024)

	Ref	Expression
Hypotheses	prmidlval.1	⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 )
	prmidlval.2	⊢ · = ( .r ‘ 𝑅 )
Assertion	isprmidl	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( 𝑃 ∈ ( PrmIdeal ‘ 𝑅 ) ↔ ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) )

Proof

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmidlval.1	⊢ 𝐵 = ( Base ‘ 𝑅 )
2		prmidlval.2	⊢ · = ( .r ‘ 𝑅 )
3	1 2	prmidlval	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( PrmIdeal ‘ 𝑅 ) = { 𝑖 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∣ ( 𝑖 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ) } )
4	3	eleq2d	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( 𝑃 ∈ ( PrmIdeal ‘ 𝑅 ) ↔ 𝑃 ∈ { 𝑖 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∣ ( 𝑖 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ) } ) )
5		neeq1	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( 𝑖 ≠ 𝐵 ↔ 𝑃 ≠ 𝐵 ) )
6		eleq2	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 ↔ ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 ) )
7	6	2ralbidv	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 ↔ ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 ) )
8		sseq2	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ↔ 𝑎 ⊆ 𝑃 ) )
9		sseq2	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( 𝑏 ⊆ 𝑖 ↔ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) )
10	8 9	orbi12d	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ↔ ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) )
11	7 10	imbi12d	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ↔ ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) )
12	11	2ralbidv	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ↔ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) )
13	5 12	anbi12d	⊢ ( 𝑖 = 𝑃 → ( ( 𝑖 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ) ↔ ( 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) )
14	13	elrab	⊢ ( 𝑃 ∈ { 𝑖 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∣ ( 𝑖 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑖 → ( 𝑎 ⊆ 𝑖 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑖 ) ) ) } ↔ ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ ( 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) )
15	4 14	bitrdi	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( 𝑃 ∈ ( PrmIdeal ‘ 𝑅 ) ↔ ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ ( 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) ) )
16		3anass	⊢ ( ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ↔ ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ ( 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) )
17	15 16	bitr4di	⊢ ( 𝑅 ∈ Ring → ( 𝑃 ∈ ( PrmIdeal ‘ 𝑅 ) ↔ ( 𝑃 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∧ 𝑃 ≠ 𝐵 ∧ ∀ 𝑎 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ∀ 𝑏 ∈ ( LIdeal ‘ 𝑅 ) ( ∀ 𝑥 ∈ 𝑎 ∀ 𝑦 ∈ 𝑏 ( 𝑥 · 𝑦 ) ∈ 𝑃 → ( 𝑎 ⊆ 𝑃 ∨ 𝑏 ⊆ 𝑃 ) ) ) ) )