Theorem imasmulr 12892

Description: The ring multiplication in an image structure. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 11-Jul-2015.) (Revised by Thierry Arnoux, 16-Jun-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
imasbas.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
imasbas.v	⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
imasbas.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–onto→𝐵)
imasbas.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
imasmulr.p	⊢ · = (.r‘𝑅)
imasmulr.t	⊢ ∙ = (.r‘𝑈)

Assertion

Ref	Expression
imasmulr	⊢ (𝜑 → ∙ = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩})

Distinct variable groups:   𝐹,𝑝,𝑞   𝑅,𝑝,𝑞   𝑉,𝑝,𝑞   𝜑,𝑝,𝑞

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑞,𝑝)   ∙ (𝑞,𝑝)   · (𝑞,𝑝)   𝑈(𝑞,𝑝)   𝑍(𝑞,𝑝)

Proof of Theorem imasmulr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		imasmulr.t	. 2 ⊢ ∙ = (.r‘𝑈)
2		imasbas.u	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
3		imasbas.v	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
4		eqid 2193	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
5		imasmulr.p	. . . . 5 ⊢ · = (.r‘𝑅)
6		eqid 2193	. . . . 5 ⊢ ( ·𝑠 ‘𝑅) = ( ·𝑠 ‘𝑅)
7		eqidd 2194	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩} = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩})
8		eqidd 2194	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩})
9		imasbas.f	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–onto→𝐵)
10		imasbas.r	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑍)
11	2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10	imasival 12889	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = {⟨(Base‘ndx), 𝐵⟩, ⟨(+g‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩}⟩, ⟨(.r‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩}⟩})
12	11	fveq1d 5556	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑈‘(.r‘ndx)) = ({⟨(Base‘ndx), 𝐵⟩, ⟨(+g‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩}⟩, ⟨(.r‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩}⟩}‘(.r‘ndx)))
13		fof 5476	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑉–onto→𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
14	9, 13	syl 14	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
15		basfn 12676	. . . . . . . . 9 ⊢ Base Fn V
16	10	elexd 2773	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ V)
17		funfvex 5571	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑅 ∈ dom Base) → (Base‘𝑅) ∈ V)
18	17	funfni 5354	. . . . . . . . 9 ⊢ ((Base Fn V ∧ 𝑅 ∈ V) → (Base‘𝑅) ∈ V)
19	15, 16, 18	sylancr 414	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (Base‘𝑅) ∈ V)
20	3, 19	eqeltrd 2270	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ V)
21	14, 20	fexd 5788	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐹 ∈ V)
22		imasex 12888	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑅 ∈ 𝑍) → (𝐹 “s 𝑅) ∈ V)
23	21, 10, 22	syl2anc 411	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝐹 “s 𝑅) ∈ V)
24	2, 23	eqeltrd 2270	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ V)
25		mulridx 12748	. . . 4 ⊢ .r = Slot (.r‘ndx)
26		mulrslid 12749	. . . . 5 ⊢ (.r = Slot (.r‘ndx) ∧ (.r‘ndx) ∈ ℕ)
27	26	simpri 113	. . . 4 ⊢ (.r‘ndx) ∈ ℕ
28	24, 25, 27	strndxid 12646	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑈‘(.r‘ndx)) = (.r‘𝑈))
29	27	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (.r‘ndx) ∈ ℕ)
30		vex 2763	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑝 ∈ V
31		fvexg 5573	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑝 ∈ V) → (𝐹‘𝑝) ∈ V)
32	21, 30, 31	sylancl 413	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑝) ∈ V)
33		vex 2763	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝑞 ∈ V
34		fvexg 5573	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ 𝑞 ∈ V) → (𝐹‘𝑞) ∈ V)
35	21, 33, 34	sylancl 413	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘𝑞) ∈ V)
36		opexg 4257	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹‘𝑝) ∈ V ∧ (𝐹‘𝑞) ∈ V) → ⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩ ∈ V)
37	32, 35, 36	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩ ∈ V)
38	26	slotex 12645	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑅 ∈ 𝑍 → (.r‘𝑅) ∈ V)
39	10, 38	syl 14	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (.r‘𝑅) ∈ V)
40	5, 39	eqeltrid 2280	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → · ∈ V)
41	33	a1i 9	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑞 ∈ V)
42		ovexg 5952	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑝 ∈ V ∧ · ∈ V ∧ 𝑞 ∈ V) → (𝑝 · 𝑞) ∈ V)
43	30, 40, 41, 42	mp3an2i 1353	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑝 · 𝑞) ∈ V)
44		fvexg 5573	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐹 ∈ V ∧ (𝑝 · 𝑞) ∈ V) → (𝐹‘(𝑝 · 𝑞)) ∈ V)
45	21, 43, 44	syl2anc 411	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘(𝑝 · 𝑞)) ∈ V)
46		opexg 4257	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩ ∈ V ∧ (𝐹‘(𝑝 · 𝑞)) ∈ V) → ⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩ ∈ V)
47	37, 45, 46	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩ ∈ V)
48		snexg 4213	. . . . . . . . 9 ⊢ (⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩ ∈ V → {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
49	47, 48	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
50	49	ralrimivw 2568	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ∀𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
51		iunexg 6171	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑉 ∈ V ∧ ∀𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V) → ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
52	20, 50, 51	syl2anc 411	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
53	52	ralrimivw 2568	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∀𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
54		iunexg 6171	. . . . 5 ⊢ ((𝑉 ∈ V ∧ ∀𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V) → ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
55	20, 53, 54	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V)
56		basendxnmulrndx 12751	. . . . 5 ⊢ (Base‘ndx) ≠ (.r‘ndx)
57	56	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (Base‘ndx) ≠ (.r‘ndx))
58		plusgndxnmulrndx 12750	. . . . 5 ⊢ (+g‘ndx) ≠ (.r‘ndx)
59	58	a1i 9	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (+g‘ndx) ≠ (.r‘ndx))
60		fvtp3g 5768	. . . 4 ⊢ ((((.r‘ndx) ∈ ℕ ∧ ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} ∈ V) ∧ ((Base‘ndx) ≠ (.r‘ndx) ∧ (+g‘ndx) ≠ (.r‘ndx))) → ({⟨(Base‘ndx), 𝐵⟩, ⟨(+g‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩}⟩, ⟨(.r‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩}⟩}‘(.r‘ndx)) = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩})
61	29, 55, 57, 59, 60	syl22anc 1250	. . 3 ⊢ (𝜑 → ({⟨(Base‘ndx), 𝐵⟩, ⟨(+g‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝(+g‘𝑅)𝑞))⟩}⟩, ⟨(.r‘ndx), ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩}⟩}‘(.r‘ndx)) = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩})
62	12, 28, 61	3eqtr3rd 2235	. 2 ⊢ (𝜑 → ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩} = (.r‘𝑈))
63	1, 62	eqtr4id 2245	1 ⊢ (𝜑 → ∙ = ∪ 𝑝 ∈ 𝑉 ∪ 𝑞 ∈ 𝑉 {⟨⟨(𝐹‘𝑝), (𝐹‘𝑞)⟩, (𝐹‘(𝑝 · 𝑞))⟩})

Syntax hints:   → wi 4   = wceq 1364   ∈ wcel 2164   ≠ wne 2364  ∀wral 2472  Vcvv 2760  {csn 3618  {ctp 3620  ⟨cop 3621  ∪ ciun 3912   Fn wfn 5249  ⟶wf 5250  –onto→wfo 5252  ‘cfv 5254  (class class class)co 5918  ℕcn 8982  ndxcnx 12615  Slot cslot 12617  Basecbs 12618  +_gcplusg 12695  ._rcmulr 12696   ·_𝑠 cvsca 12699   “_s cimas 12882

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 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-addcom 7972  ax-addass 7974  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-ltadd 7988

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-tp 3626  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-id 4324  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-ltxr 8059  df-inn 8983  df-2 9041  df-3 9042  df-ndx 12621  df-slot 12622  df-base 12624  df-plusg 12708  df-mulr 12709  df-iimas 12885

This theorem is referenced by:  imasmulfn  12903  imasmulval  12904  imasmulf  12905  qusmulval  12920  qusmulf  12921