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

Theorem qusrhm 19431
 Description: If 𝑆 is a two-sided ideal in 𝑅, then the "natural map" from elements to their cosets is a ring homomorphism from 𝑅 to 𝑅 / 𝑆. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
qusring.u 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
qusring.i 𝐼 = (2Ideal‘𝑅)
qusrhm.x 𝑋 = (Base‘𝑅)
qusrhm.f 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ [𝑥](𝑅 ~QG 𝑆))
Assertion
Ref Expression
qusrhm ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑈))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥,𝑆   𝑥,𝑈   𝑥,𝑋
Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem qusrhm
Dummy variables 𝑦 𝑧 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 qusrhm.x . 2 𝑋 = (Base‘𝑅)
2 eqid 2752 . 2 (1r𝑅) = (1r𝑅)
3 eqid 2752 . 2 (1r𝑈) = (1r𝑈)
4 eqid 2752 . 2 (.r𝑅) = (.r𝑅)
5 eqid 2752 . 2 (.r𝑈) = (.r𝑈)
6 simpl 474 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑅 ∈ Ring)
7 qusring.u . . 3 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
8 qusring.i . . 3 𝐼 = (2Ideal‘𝑅)
97, 8qusring 19430 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
10 eqid 2752 . . . . . . . . 9 (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
11 eqid 2752 . . . . . . . . 9 (oppr𝑅) = (oppr𝑅)
12 eqid 2752 . . . . . . . . 9 (LIdeal‘(oppr𝑅)) = (LIdeal‘(oppr𝑅))
1310, 11, 12, 82idlval 19427 . . . . . . . 8 𝐼 = ((LIdeal‘𝑅) ∩ (LIdeal‘(oppr𝑅)))
1413elin2 3936 . . . . . . 7 (𝑆𝐼 ↔ (𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘(oppr𝑅))))
1514simplbi 478 . . . . . 6 (𝑆𝐼𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅))
1610lidlsubg 19409 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
1715, 16sylan2 492 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
18 eqid 2752 . . . . . 6 (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
191, 18eqger 17837 . . . . 5 (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
2017, 19syl 17 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
21 fvex 6354 . . . . . 6 (Base‘𝑅) ∈ V
221, 21eqeltri 2827 . . . . 5 𝑋 ∈ V
2322a1i 11 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑋 ∈ V)
24 qusrhm.f . . . 4 𝐹 = (𝑥𝑋 ↦ [𝑥](𝑅 ~QG 𝑆))
2520, 23, 24divsfval 16401 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → (𝐹‘(1r𝑅)) = [(1r𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆))
267, 8, 2qus1 19429 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → (𝑈 ∈ Ring ∧ [(1r𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆) = (1r𝑈)))
2726simprd 482 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → [(1r𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆) = (1r𝑈))
2825, 27eqtrd 2786 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → (𝐹‘(1r𝑅)) = (1r𝑈))
297a1i 11 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆)))
301a1i 11 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑋 = (Base‘𝑅))
311, 18, 8, 42idlcpbl 19428 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r𝑅)𝑑)))
321, 4ringcl 18753 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦𝑋𝑧𝑋) → (𝑦(.r𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
33323expb 1113 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝑦(.r𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
3433adantlr 753 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝑦(.r𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
3534caovclg 6983 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑐𝑋𝑑𝑋)) → (𝑐(.r𝑅)𝑑) ∈ 𝑋)
3629, 30, 20, 6, 31, 35, 4, 5qusmulval 16409 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ 𝑦𝑋𝑧𝑋) → ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑦(.r𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
37363expb 1113 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑦(.r𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
3820adantr 472 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
3922a1i 11 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → 𝑋 ∈ V)
4038, 39, 24divsfval 16401 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝐹𝑦) = [𝑦](𝑅 ~QG 𝑆))
4138, 39, 24divsfval 16401 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝐹𝑧) = [𝑧](𝑅 ~QG 𝑆))
4240, 41oveq12d 6823 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → ((𝐹𝑦)(.r𝑈)(𝐹𝑧)) = ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)))
4338, 39, 24divsfval 16401 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝐹‘(𝑦(.r𝑅)𝑧)) = [(𝑦(.r𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
4437, 42, 433eqtr4rd 2797 . 2 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → (𝐹‘(𝑦(.r𝑅)𝑧)) = ((𝐹𝑦)(.r𝑈)(𝐹𝑧)))
45 ringabl 18772 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Abel)
4645adantr 472 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑅 ∈ Abel)
47 ablnsg 18442 . . . . 5 (𝑅 ∈ Abel → (NrmSGrp‘𝑅) = (SubGrp‘𝑅))
4846, 47syl 17 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → (NrmSGrp‘𝑅) = (SubGrp‘𝑅))
4917, 48eleqtrrd 2834 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝑅))
501, 7, 24qusghm 17890 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝑅) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝑈))
5149, 50syl 17 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝑈))
521, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 28, 44, 51isrhm2d 18922 1 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑈))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 383   = wceq 1624   ∈ wcel 2131  Vcvv 3332   ↦ cmpt 4873  ‘cfv 6041  (class class class)co 6805   Er wer 7900  [cec 7901  Basecbs 16051  .rcmulr 16136   /s cqus 16359  SubGrpcsubg 17781  NrmSGrpcnsg 17782   ~QG cqg 17783   GrpHom cghm 17850  Abelcabl 18386  1rcur 18693  Ringcrg 18739  opprcoppr 18814   RingHom crh 18906  LIdealclidl 19364  2Idealc2idl 19425 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-int 4620  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-1st 7325  df-2nd 7326  df-tpos 7513  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-1o 7721  df-oadd 7725  df-er 7903  df-ec 7905  df-qs 7909  df-map 8017  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-fin 8117  df-sup 8505  df-inf 8506  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-nn 11205  df-2 11263  df-3 11264  df-4 11265  df-5 11266  df-6 11267  df-7 11268  df-8 11269  df-9 11270  df-n0 11477  df-z 11562  df-dec 11678  df-uz 11872  df-fz 12512  df-struct 16053  df-ndx 16054  df-slot 16055  df-base 16057  df-sets 16058  df-ress 16059  df-plusg 16148  df-mulr 16149  df-sca 16151  df-vsca 16152  df-ip 16153  df-tset 16154  df-ple 16155  df-ds 16158  df-0g 16296  df-imas 16362  df-qus 16363  df-mgm 17435  df-sgrp 17477  df-mnd 17488  df-mhm 17528  df-grp 17618  df-minusg 17619  df-sbg 17620  df-subg 17784  df-nsg 17785  df-eqg 17786  df-ghm 17851  df-cmn 18387  df-abl 18388  df-mgp 18682  df-ur 18694  df-ring 18741  df-oppr 18815  df-rnghom 18909  df-subrg 18972  df-lmod 19059  df-lss 19127  df-sra 19366  df-rgmod 19367  df-lidl 19368  df-2idl 19426 This theorem is referenced by:  znzrh2  20088
 Copyright terms: Public domain W3C validator