Theorem lringuplu 13342

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 13340	. . . . . . . 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 2256	. . . . . . 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 2256	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( X .+ Y ) e. (Unit ` R ) )
10		eqid 2177	. . . . . . . 8 |- ( Base ` R ) = ( Base ` R )
11		eqid 2177	. . . . . . . 8 |- (Unit ` R ) = (Unit ` R )
12		eqid 2177	. . . . . . . 8 |- (/r ` R ) = (/r ` R )
13		eqid 2177	. . . . . . . 8 |- ( .r ` R ) = ( .r ` R )
14	10, 11, 12, 13	dvrcan1 13314	. . . . . . 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 1238	. . . . . 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 13287	. . . . . 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 1238	. . . . 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 2255	. . . 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 2257	. . 3 |- ( ( ph /\ ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> X e. U )
25	24	orcd 733	. 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 2256	. . . . . . 7 |- ( ph -> Y e. ( Base ` R ) )
28	10, 11, 12, 13	dvrcan1 13314	. . . . . . 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 1238	. . . . . 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 13287	. . . . . 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 1238	. . . . 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 2255	. . . 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 2257	. . 3 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> Y e. U )
39	38	olcd 734	. 2 |- ( ( ph /\ ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) -> ( X e. U \/ Y e. U ) )
40		eqid 2177	. . . . . 6 |- ( +g ` R ) = ( +g ` R )
41	10, 11, 40, 12	dvrdir 13317	. . . . 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 1240	. . . 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 2183	. . . . . 6 |- ( ph -> ( +g ` R ) = .+ )
45	44	oveqd 5894	. . . . 5 |- ( ph -> ( X ( +g ` R ) Y ) = ( X .+ Y ) )
46	3	ringgrpd 13193	. . . . . . 7 |- ( ph -> R e. Grp )
47	10, 40, 46, 6, 27	grpcld 12895	. . . . . 6 |- ( ph -> ( X ( +g ` R ) Y ) e. ( Base ` R ) )
48		eqid 2177	. . . . . . 7 |- ( 1r ` R ) = ( 1r ` R )
49	10, 11, 12, 48	dvreq1 13316	. . . . . 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 1238	. . . . 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 2212	. . 3 |- ( ph -> ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ) = ( 1r ` R ) )
53		oveq2 5885	. . . . . 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 2186	. . . . 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 2240	. . . . . 6 |- ( v = ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( v e. (Unit ` R ) <-> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) )
56	55	orbi2d 790	. . . . 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 5884	. . . . . . . 8 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( u ( +g ` R ) v ) = ( ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) ( +g ` R ) v ) )
59	58	eqeq1d 2186	. . . . . . 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 2240	. . . . . . . 8 |- ( u = ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) -> ( u e. (Unit ` R ) <-> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. (Unit ` R ) ) )
61	60	orbi1d 791	. . . . . . 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 2477	. . . . 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 13338	. . . . . . 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 13309	. . . . . 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 1238	. . . . 5 |- ( ph -> ( X (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
69	63, 66, 68	rspcdva 2848	. . . 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 13309	. . . . 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 1238	. . . 4 |- ( ph -> ( Y (/r ` R ) ( X .+ Y ) ) e. ( Base ` R ) )
72	57, 69, 71	rspcdva 2848	. . 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 798	1 |- ( ph -> ( X e. U \/ Y e. U ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 708   = wceq 1353   e. wcel 2148   A.wral 2455   ` cfv 5218  (class class class)co 5877   Basecbs 12464   +g cplusg 12538   .rcmulr 12539   1rcur 13147   Ringcrg 13184  Unitcui 13261  /_rcdvr 13305  NzRingcnzr 13328  LRingclring 13336

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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1cn 7906  ax-1re 7907  ax-icn 7908  ax-addcl 7909  ax-addrcl 7910  ax-mulcl 7911  ax-addcom 7913  ax-addass 7915  ax-i2m1 7918  ax-0lt1 7919  ax-0id 7921  ax-rnegex 7922  ax-pre-ltirr 7925  ax-pre-lttrn 7927  ax-pre-ltadd 7929

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-id 4295  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-riota 5833  df-ov 5880  df-oprab 5881  df-mpo 5882  df-1st 6143  df-2nd 6144  df-tpos 6248  df-pnf 7996  df-mnf 7997  df-ltxr 7999  df-inn 8922  df-2 8980  df-3 8981  df-ndx 12467  df-slot 12468  df-base 12470  df-sets 12471  df-iress 12472  df-plusg 12551  df-mulr 12552  df-0g 12712  df-mgm 12780  df-sgrp 12813  df-mnd 12823  df-grp 12885  df-minusg 12886  df-cmn 13095  df-abl 13096  df-mgp 13136  df-ur 13148  df-srg 13152  df-ring 13186  df-oppr 13245  df-dvdsr 13263  df-unit 13264  df-invr 13295  df-dvr 13306  df-nzr 13329  df-lring 13337

This theorem is referenced by:  aprcotr  13380