Theorem lringuplu 13900

Description: If the sum of two elements of a local ring is invertible, then at least one of the summands must be invertible. (Contributed by Jim Kingdon, 18-Feb-2025.) (Revised by SN, 23-Feb-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
lring.b	|- ( ph -> B = ( Base ` R ) )
lring.u	|- ( ph -> U = (Unit ` R ) )
lring.p	|- ( ph -> .+ = ( +g ` R ) )
lring.l	|- ( ph -> R e. LRing )
lring.s	|- ( ph -> ( X .+ Y ) e. U )
lring.x	|- ( ph -> X e. B )
lring.y	|- ( ph -> Y e. B )

Assertion

Ref	Expression
lringuplu	|- ( ph -> ( X e. U \/ Y e. U ) )

Proof of Theorem lringuplu

Dummy variables u v are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lring.l	. . . . . . . 8 |- ( ph -> R e. LRing )
2		lringring 13898	. . . . . . . 8 |- ( R e. LRing -> R e. Ring )
3	1, 2	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ph -> R e. Ring )
4		lring.x	. . . . . . . 8 |- ( ph -> X e. B )
5		lring.b	. . . . . . . 8 |- ( ph -> B = ( Base ` R ) )
6	4, 5	eleqtrd 2283	. . . . . . 7 |- ( ph -> X e. ( Base ` R ) )
7		lring.s	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( X .+ Y ) e. U )
8		lring.u	. . . . . . . 8 |- ( ph -> U = (Unit ` R ) )
9	7, 8	eleqtrd 2283	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) )
10		eqid 2204	. . . . . . . 8 |- ( Base ` R ) = ( Base ` R )
11		eqid 2204	. . . . . . . 8 |- (Unit ` R ) = (Unit ` R )
12		eqid 2204	. . . . . . . 8 |- (/r ` R ) = (/r ` R )
13		eqid 2204	. . . . . . . 8 |- ( .r ` R ) = ( .r ` R )
14	10, 11, 12, 13	dvrcan1 13844	. . . . . . 7 |- ( ( R e. Ring /\ X e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = X )
15	3, 6, 9, 14	syl3anc 1249	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = X )
16	15	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = X )
17	3	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> R e. Ring )
18		simpr 110	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
19	9	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) )
20	11, 13	unitmulcl 13817	. . . . . 6 |- ( ( R e. Ring /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
21	17, 18, 19, 20	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
22	16, 21	eqeltrrd 2282	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> X e. (Unit ` R ) )
23	8	adantr 276	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> U = (Unit ` R ) )
24	22, 23	eleqtrrd 2284	. . 3 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> X e. U )
25	24	orcd 734	. 2 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X e. U \/ Y e. U ) )
26		lring.y	. . . . . . . 8 |- ( ph -> Y e. B )
27	26, 5	eleqtrd 2283	. . . . . . 7 |- ( ph -> Y e. ( Base ` R ) )
28	10, 11, 12, 13	dvrcan1 13844	. . . . . . 7 |- ( ( R e. Ring /\ Y e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = Y )
29	3, 27, 9, 28	syl3anc 1249	. . . . . 6 |- ( ph -> ( ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = Y )
30	29	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) = Y )
31	3	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> R e. Ring )
32		simpr 110	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
33	9	adantr 276	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) )
34	11, 13	unitmulcl 13817	. . . . . 6 |- ( ( R e. Ring /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
35	31, 32, 33, 34	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( .r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) )
36	30, 35	eqeltrrd 2282	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> Y e. (Unit ` R ) )
37	8	adantr 276	. . . 4 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> U = (Unit ` R ) )
38	36, 37	eleqtrrd 2284	. . 3 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> Y e. U )
39	38	olcd 735	. 2 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X e. U \/ Y e. U ) )
40		eqid 2204	. . . . . 6 |- ( +g ` R ) = ( +g ` R )
41	10, 11, 40, 12	dvrdir 13847	. . . . 5 |- ( ( R e. Ring /\ ( X e. ( Base ` R ) /\ Y e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) ) -> ( ( X ( +g ` R ) Y ) (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) = ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) )
42	3, 6, 27, 9, 41	syl13anc 1251	. . . 4 |- ( ph -> ( ( X ( +g ` R ) Y ) (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) = ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) )
43		lring.p	. . . . . . 7 |- ( ph -> .+ = ( +g ` R ) )
44	43	eqcomd 2210	. . . . . 6 |- ( ph -> ( +g ` R ) = .+ )
45	44	oveqd 5960	. . . . 5 |- ( ph -> ( X ( +g ` R ) Y ) = ( X .+ Y ) )
46	3	ringgrpd 13709	. . . . . . 7 |- ( ph -> R e. Grp )
47	10, 40, 46, 6, 27	grpcld 13288	. . . . . 6 |- ( ph -> ( X ( +g ` R ) Y ) e. ( Base ` R ) )
48		eqid 2204	. . . . . . 7 |- ( 1r ` R ) = ( 1r ` R )
49	10, 11, 12, 48	dvreq1 13846	. . . . . 6 |- ( ( R e. Ring /\ ( X ( +g ` R ) Y ) e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( ( ( X ( +g ` R ) Y ) (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) = ( 1r ` R ) <-> ( X ( +g ` R ) Y ) = ( X .+ Y ) ) )
50	3, 47, 9, 49	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ph -> ( ( ( X ( +g ` R ) Y ) (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) = ( 1r ` R ) <-> ( X ( +g ` R ) Y ) = ( X .+ Y ) ) )
51	45, 50	mpbird 167	. . . 4 |- ( ph -> ( ( X ( +g ` R ) Y ) (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) = ( 1r ` R ) )
52	42, 51	eqtr3d 2239	. . 3 |- ( ph -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) = ( 1r ` R ) )
53		oveq2 5951	. . . . . 6 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) )
54	53	eqeq1d 2213	. . . . 5 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) <-> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) = ( 1r ` R ) ) )
55		eleq1 2267	. . . . . 6 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( v e. (Unit ` R ) <-> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) )
56	55	orbi2d 791	. . . . 5 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) <-> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) ) )
57	54, 56	imbi12d 234	. . . 4 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) <-> ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) ) ) )
58		oveq1 5950	. . . . . . . 8 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( u ( +g ` R ) v ) = ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) )
59	58	eqeq1d 2213	. . . . . . 7 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) <-> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) ) )
60		eleq1 2267	. . . . . . . 8 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( u e. (Unit ` R ) <-> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) )
61	60	orbi1d 792	. . . . . . 7 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) <-> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) )
62	59, 61	imbi12d 234	. . . . . 6 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) <-> ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) ) )
63	62	ralbidv 2505	. . . . 5 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( A. v e. ( Base ` R ) ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) <-> A. v e. ( Base ` R ) ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) ) )
64	10, 40, 48, 11	islring 13896	. . . . . . 7 |- ( R e. LRing <-> ( R e. NzRing /\ A. u e. ( Base ` R ) A. v e. ( Base ` R ) ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) ) )
65	1, 64	sylib 122	. . . . . 6 |- ( ph -> ( R e. NzRing /\ A. u e. ( Base ` R ) A. v e. ( Base ` R ) ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) ) )
66	65	simprd 114	. . . . 5 |- ( ph -> A. u e. ( Base ` R ) A. v e. ( Base ` R ) ( ( u ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( u e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) )
67	10, 11, 12	dvrcl 13839	. . . . . 6 |- ( ( R e. Ring /\ X e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
68	3, 6, 9, 67	syl3anc 1249	. . . . 5 |- ( ph -> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
69	63, 66, 68	rspcdva 2881	. . . 4 |- ( ph -> A. v e. ( Base ` R ) ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ v e. (Unit ` R ) ) ) )
70	10, 11, 12	dvrcl 13839	. . . . 5 |- ( ( R e. Ring /\ Y e. ( Base ` R ) /\ ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) ) -> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
71	3, 27, 9, 70	syl3anc 1249	. . . 4 |- ( ph -> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
72	57, 69, 71	rspcdva 2881	. . 3 |- ( ph -> ( ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) = ( 1r ` R ) -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) ) )
73	52, 72	mpd 13	. 2 |- ( ph -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) \/ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) )
74	25, 39, 73	mpjaodan 799	1 |- ( ph -> ( X e. U \/ Y e. U ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 709   = wceq 1372   e. wcel 2175   A.wral 2483   ` cfv 5270  (class class class)co 5943   Basecbs 12774   +g cplusg 12851   .rcmulr 12852   1rcur 13663   Ringcrg 13700  Unitcui 13791  /_rcdvr 13835  NzRingcnzr 13883  LRingclring 13894

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1469  ax-7 1470  ax-gen 1471  ax-ie1 1515  ax-ie2 1516  ax-8 1526  ax-10 1527  ax-11 1528  ax-i12 1529  ax-bndl 1531  ax-4 1532  ax-17 1548  ax-i9 1552  ax-ial 1556  ax-i5r 1557  ax-13 2177  ax-14 2178  ax-ext 2186  ax-coll 4158  ax-sep 4161  ax-nul 4169  ax-pow 4217  ax-pr 4252  ax-un 4479  ax-setind 4584  ax-cnex 8015  ax-resscn 8016  ax-1cn 8017  ax-1re 8018  ax-icn 8019  ax-addcl 8020  ax-addrcl 8021  ax-mulcl 8022  ax-addcom 8024  ax-addass 8026  ax-i2m1 8029  ax-0lt1 8030  ax-0id 8032  ax-rnegex 8033  ax-pre-ltirr 8036  ax-pre-lttrn 8038  ax-pre-ltadd 8040

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1375  df-fal 1378  df-nf 1483  df-sb 1785  df-eu 2056  df-mo 2057  df-clab 2191  df-cleq 2197  df-clel 2200  df-nfc 2336  df-ne 2376  df-nel 2471  df-ral 2488  df-rex 2489  df-reu 2490  df-rmo 2491  df-rab 2492  df-v 2773  df-sbc 2998  df-csb 3093  df-dif 3167  df-un 3169  df-in 3171  df-ss 3178  df-nul 3460  df-pw 3617  df-sn 3638  df-pr 3639  df-op 3641  df-uni 3850  df-int 3885  df-iun 3928  df-br 4044  df-opab 4105  df-mpt 4106  df-id 4339  df-xp 4680  df-rel 4681  df-cnv 4682  df-co 4683  df-dm 4684  df-rn 4685  df-res 4686  df-ima 4687  df-iota 5231  df-fun 5272  df-fn 5273  df-f 5274  df-f1 5275  df-fo 5276  df-f1o 5277  df-fv 5278  df-riota 5898  df-ov 5946  df-oprab 5947  df-mpo 5948  df-1st 6225  df-2nd 6226  df-tpos 6330  df-pnf 8108  df-mnf 8109  df-ltxr 8111  df-inn 9036  df-2 9094  df-3 9095  df-ndx 12777  df-slot 12778  df-base 12780  df-sets 12781  df-iress 12782  df-plusg 12864  df-mulr 12865  df-0g 13032  df-mgm 13130  df-sgrp 13176  df-mnd 13191  df-grp 13277  df-minusg 13278  df-cmn 13564  df-abl 13565  df-mgp 13625  df-ur 13664  df-srg 13668  df-ring 13702  df-oppr 13772  df-dvdsr 13793  df-unit 13794  df-invr 13825  df-dvr 13836  df-nzr 13884  df-lring 13895

This theorem is referenced by:  aprcotr  13989