MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  quscrng Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem quscrng 19180
Description: The quotient of a commutative ring by an ideal is a commutative ring. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
quscrng.u 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
quscrng.i 𝐼 = (LIdeal‘𝑅)
Assertion
Ref Expression
quscrng ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 ∈ CRing)

Proof of Theorem quscrng
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑢 𝑣 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 crngring 18498 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
21adantr 481 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑅 ∈ Ring)
3 simpr 477 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆𝐼)
4 quscrng.i . . . . . 6 𝐼 = (LIdeal‘𝑅)
54crng2idl 19179 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
65adantr 481 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
73, 6eleqtrd 2700 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅))
8 quscrng.u . . . 4 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
9 eqid 2621 . . . 4 (2Ideal‘𝑅) = (2Ideal‘𝑅)
108, 9qusring 19176 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅)) → 𝑈 ∈ Ring)
112, 7, 10syl2anc 692 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
128a1i 11 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆)))
13 eqidd 2622 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅))
14 ovexd 6645 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) ∈ V)
1512, 13, 14, 2qusbas 16145 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = (Base‘𝑈))
1615eleq2d 2684 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → (𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑥 ∈ (Base‘𝑈)))
1715eleq2d 2684 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → (𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)))
1816, 17anbi12d 746 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ((𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ↔ (𝑥 ∈ (Base‘𝑈) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈))))
19 eqid 2621 . . . . . 6 ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))
20 oveq2 6623 . . . . . . 7 ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → (𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = (𝑥(.r𝑈)𝑦))
21 oveq1 6622 . . . . . . 7 ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥) = (𝑦(.r𝑈)𝑥))
2220, 21eqeq12d 2636 . . . . . 6 ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → ((𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥) ↔ (𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥)))
23 oveq1 6622 . . . . . . . . 9 ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = (𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)))
24 oveq2 6623 . . . . . . . . 9 ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥))
2523, 24eqeq12d 2636 . . . . . . . 8 ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → (([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ (𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥)))
26 eqid 2621 . . . . . . . . . . . . 13 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
27 eqid 2621 . . . . . . . . . . . . 13 (.r𝑅) = (.r𝑅)
2826, 27crngcom 18502 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r𝑅)𝑣) = (𝑣(.r𝑅)𝑢))
29283adant1r 1316 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r𝑅)𝑣) = (𝑣(.r𝑅)𝑢))
30293expa 1262 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r𝑅)𝑣) = (𝑣(.r𝑅)𝑢))
3130eceq1d 7743 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → [(𝑢(.r𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆) = [(𝑣(.r𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
324lidlsubg 19155 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
331, 32sylan 488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
34 eqid 2621 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
3526, 34eqger 17584 . . . . . . . . . . . 12 (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝑅))
3633, 35syl 17 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝑅))
3726, 34, 9, 272idlcpbl 19174 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅)) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r𝑅)𝑑)))
382, 7, 37syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r𝑅)𝑑)))
3926, 27ringcl 18501 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑐(.r𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
40393expb 1263 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
412, 40sylan 488 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
42 eqid 2621 . . . . . . . . . . 11 (.r𝑈) = (.r𝑈)
4312, 13, 36, 2, 38, 41, 27, 42qusmulval 16155 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑢(.r𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆))
44433expa 1262 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑢(.r𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆))
4512, 13, 36, 2, 38, 41, 27, 42qusmulval 16155 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
46453expa 1262 . . . . . . . . . 10 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
4746an32s 845 . . . . . . . . 9 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
4831, 44, 473eqtr4rd 2666 . . . . . . . 8 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)))
4919, 25, 48ectocld 7774 . . . . . . 7 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥))
5049an32s 845 . . . . . 6 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑥(.r𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)𝑥))
5119, 22, 50ectocld 7774 . . . . 5 ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥))
5251expl 647 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ((𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥)))
5318, 52sylbird 250 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ((𝑥 ∈ (Base‘𝑈) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)) → (𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥)))
5453ralrimivv 2966 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥))
55 eqid 2621 . . 3 (Base‘𝑈) = (Base‘𝑈)
5655, 42iscrng2 18503 . 2 (𝑈 ∈ CRing ↔ (𝑈 ∈ Ring ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r𝑈)𝑦) = (𝑦(.r𝑈)𝑥)))
5711, 54, 56sylanbrc 697 1 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 ∈ CRing)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1480  wcel 1987  wral 2908  Vcvv 3190   class class class wbr 4623  cfv 5857  (class class class)co 6615   Er wer 7699  [cec 7700   / cqs 7701  Basecbs 15800  .rcmulr 15882   /s cqus 16105  SubGrpcsubg 17528   ~QG cqg 17530  Ringcrg 18487  CRingccrg 18488  LIdealclidl 19110  2Idealc2idl 19171
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4741  ax-sep 4751  ax-nul 4759  ax-pow 4813  ax-pr 4877  ax-un 6914  ax-cnex 9952  ax-resscn 9953  ax-1cn 9954  ax-icn 9955  ax-addcl 9956  ax-addrcl 9957  ax-mulcl 9958  ax-mulrcl 9959  ax-mulcom 9960  ax-addass 9961  ax-mulass 9962  ax-distr 9963  ax-i2m1 9964  ax-1ne0 9965  ax-1rid 9966  ax-rnegex 9967  ax-rrecex 9968  ax-cnre 9969  ax-pre-lttri 9970  ax-pre-lttrn 9971  ax-pre-ltadd 9972  ax-pre-mulgt0 9973
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2913  df-rex 2914  df-reu 2915  df-rmo 2916  df-rab 2917  df-v 3192  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3898  df-if 4065  df-pw 4138  df-sn 4156  df-pr 4158  df-tp 4160  df-op 4162  df-uni 4410  df-int 4448  df-iun 4494  df-br 4624  df-opab 4684  df-mpt 4685  df-tr 4723  df-eprel 4995  df-id 4999  df-po 5005  df-so 5006  df-fr 5043  df-we 5045  df-xp 5090  df-rel 5091  df-cnv 5092  df-co 5093  df-dm 5094  df-rn 5095  df-res 5096  df-ima 5097  df-pred 5649  df-ord 5695  df-on 5696  df-lim 5697  df-suc 5698  df-iota 5820  df-fun 5859  df-fn 5860  df-f 5861  df-f1 5862  df-fo 5863  df-f1o 5864  df-fv 5865  df-riota 6576  df-ov 6618  df-oprab 6619  df-mpt2 6620  df-om 7028  df-1st 7128  df-2nd 7129  df-tpos 7312  df-wrecs 7367  df-recs 7428  df-rdg 7466  df-1o 7520  df-oadd 7524  df-er 7702  df-ec 7704  df-qs 7708  df-en 7916  df-dom 7917  df-sdom 7918  df-fin 7919  df-sup 8308  df-inf 8309  df-pnf 10036  df-mnf 10037  df-xr 10038  df-ltxr 10039  df-le 10040  df-sub 10228  df-neg 10229  df-nn 10981  df-2 11039  df-3 11040  df-4 11041  df-5 11042  df-6 11043  df-7 11044  df-8 11045  df-9 11046  df-n0 11253  df-z 11338  df-dec 11454  df-uz 11648  df-fz 12285  df-struct 15802  df-ndx 15803  df-slot 15804  df-base 15805  df-sets 15806  df-ress 15807  df-plusg 15894  df-mulr 15895  df-sca 15897  df-vsca 15898  df-ip 15899  df-tset 15900  df-ple 15901  df-ds 15904  df-0g 16042  df-imas 16108  df-qus 16109  df-mgm 17182  df-sgrp 17224  df-mnd 17235  df-grp 17365  df-minusg 17366  df-sbg 17367  df-subg 17531  df-nsg 17532  df-eqg 17533  df-cmn 18135  df-abl 18136  df-mgp 18430  df-ur 18442  df-ring 18489  df-cring 18490  df-oppr 18563  df-subrg 18718  df-lmod 18805  df-lss 18873  df-lsp 18912  df-sra 19112  df-rgmod 19113  df-lidl 19114  df-rsp 19115  df-2idl 19172
This theorem is referenced by:  zncrng2  19822
  Copyright terms: Public domain W3C validator