Theorem rnglidlmcl 14754

Description: A (left) ideal containing the zero element is closed under left-multiplication by elements of the full non-unital ring. If the ring is not a unital ring, and the ideal does not contain the zero element of the ring, then the closure cannot be proven. (Contributed by AV, 18-Feb-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
rnglidlmcl.z	|- .0. = ( 0g ` R )
rnglidlmcl.b	|- B = ( Base ` R )
rnglidlmcl.t	|- .x. = ( .r ` R )
rnglidlmcl.u	|- U = (LIdeal ` R )

Assertion

Ref	Expression
rnglidlmcl	|- ( ( ( R e. Rng /\ I e. U /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( X .x. Y ) e. I )

Proof of Theorem rnglidlmcl

Dummy variables x a b j are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rnglidlmcl.u	. . . 4 |- U = (LIdeal ` R )
2		rnglidlmcl.b	. . . 4 |- B = ( Base ` R )
3		eqid 2234	. . . 4 |- ( +g ` R ) = ( +g ` R )
4		rnglidlmcl.t	. . . 4 |- .x. = ( .r ` R )
5	1, 2, 3, 4	islidlm 14753	. . 3 |- ( I e. U <-> ( I C_ B /\ E. j j e. I /\ A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
6		oveq1 6065	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( x = X -> ( x .x. a ) = ( X .x. a ) )
7	6	oveq1d 6073	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( x = X -> ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) = ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) )
8	7	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( x = X -> ( ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I <-> ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
9	8	ralbidv 2544	. . . . . . . . . . . 12 |- ( x = X -> ( A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I <-> A. b e. I ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
10		oveq2 6066	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( a = Y -> ( X .x. a ) = ( X .x. Y ) )
11	10	oveq1d 6073	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( a = Y -> ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) = ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) )
12	11	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( a = Y -> ( ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I <-> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
13	12	ralbidv 2544	. . . . . . . . . . . 12 |- ( a = Y -> ( A. b e. I ( ( X .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I <-> A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
14	9, 13	rspc2v 2937	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
15	14	adantl 277	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I ) )
16		oveq2 6066	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( b = .0. -> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) = ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) )
17	16	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( b = .0. -> ( ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I <-> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I ) )
18	17	rspcv 2919	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( .0. e. I -> ( A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I ) )
19	18	adantl 277	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) -> ( A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I ) )
20		rnglidlmcl.z	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- .0. = ( 0g ` R )
21		rnggrp 14177	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( R e. Rng -> R e. Grp )
22	21	3ad2ant1 1045	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) -> R e. Grp )
23	22	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> R e. Grp )
24		simpll1 1063	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> R e. Rng )
25		simprl 531	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> X e. B )
26		simpll2 1064	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> I C_ B )
27		simprr 533	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> Y e. I )
28	26, 27	sseldd 3243	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> Y e. B )
29	2, 4	rngcl 14183	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( R e. Rng /\ X e. B /\ Y e. B ) -> ( X .x. Y ) e. B )
30	24, 25, 28, 29	syl3anc 1274	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( X .x. Y ) e. B )
31	2, 3, 20, 23, 30	grpridd 13789	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) = ( X .x. Y ) )
32	31	eleq1d 2303	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I <-> ( X .x. Y ) e. I ) )
33	32	biimpd 144	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) )
34	33	ex 115	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) .0. ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) ) )
35	19, 34	syl5d 68	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) ) )
36	35	imp 124	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( A. b e. I ( ( X .x. Y ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) )
37	15, 36	syld 45	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) )
38	37	ex 115	. . . . . . . 8 |- ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( X .x. Y ) e. I ) ) )
39	38	com23 78	. . . . . . 7 |- ( ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) /\ .0. e. I ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) )
40	39	ex 115	. . . . . 6 |- ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) -> ( .0. e. I -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) ) )
41	40	com23 78	. . . . 5 |- ( ( R e. Rng /\ I C_ B /\ E. j j e. I ) -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( .0. e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) ) )
42	41	3exp 1229	. . . 4 |- ( R e. Rng -> ( I C_ B -> ( E. j j e. I -> ( A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I -> ( .0. e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) ) ) ) )
43	42	3impd 1248	. . 3 |- ( R e. Rng -> ( ( I C_ B /\ E. j j e. I /\ A. x e. B A. a e. I A. b e. I ( ( x .x. a ) ( +g ` R ) b ) e. I ) -> ( .0. e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) ) )
44	5, 43	biimtrid 152	. 2 |- ( R e. Rng -> ( I e. U -> ( .0. e. I -> ( ( X e. B /\ Y e. I ) -> ( X .x. Y ) e. I ) ) ) )
45	44	3imp1 1247	1 |- ( ( ( R e. Rng /\ I e. U /\ .0. e. I ) /\ ( X e. B /\ Y e. I ) ) -> ( X .x. Y ) e. I )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   /\ w3a 1005   = wceq 1398   E.wex 1541   e. wcel 2205   A.wral 2522   C_ wss 3214   ` cfv 5357  (class class class)co 6058   Basecbs 13296   +g cplusg 13374   .rcmulr 13375   0gc0g 13553   Grpcgrp 13755  Rngcrng 14171  LIdealclidl 14741

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-addcom 8243  ax-addass 8245  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-ltadd 8259

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-id 4419  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-ltxr 8329  df-inn 9255  df-2 9313  df-3 9314  df-4 9315  df-5 9316  df-6 9317  df-7 9318  df-8 9319  df-ndx 13299  df-slot 13300  df-base 13302  df-sets 13303  df-iress 13304  df-plusg 13387  df-mulr 13388  df-sca 13390  df-vsca 13391  df-ip 13392  df-0g 13555  df-mgm 13619  df-sgrp 13665  df-mnd 13678  df-grp 13758  df-abl 14040  df-mgp 14160  df-rng 14172  df-lssm 14627  df-sra 14709  df-rgmod 14710  df-lidl 14743

This theorem is referenced by:  dflidl2rng  14755  rnglidlmmgm  14770  2idlcpblrng  14797