Theorem isringid 14041

Description: Properties showing that an element 𝐼 is the unity element of a ring. (Contributed by NM, 7-Aug-2013.)

Hypotheses

Ref	Expression
rngidm.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
rngidm.t	⊢ · = (.r‘𝑅)
rngidm.u	⊢ 1 = (1r‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
isringid	⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝐼) = 𝑥)) ↔ 1 = 𝐼))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥, ·   𝑥, 1

Proof of Theorem isringid

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2231	. . 3 ⊢ (Base‘(mulGrp‘𝑅)) = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
2		eqid 2231	. . 3 ⊢ (0g‘(mulGrp‘𝑅)) = (0g‘(mulGrp‘𝑅))
3		eqid 2231	. . 3 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
4		rngidm.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
5		rngidm.t	. . . . . 6 ⊢ · = (.r‘𝑅)
6	4, 5	ringideu 14033	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥))
7		reurex 2752	. . . . 5 ⊢ (∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥) → ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥))
8	6, 7	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥))
9		eqid 2231	. . . . . 6 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
10	9, 4	mgpbasg 13942	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅)))
11	9, 5	mgpplusgg 13940	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → · = (+g‘(mulGrp‘𝑅)))
12	11	oveqd 6035	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑦 · 𝑥) = (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
13	12	eqeq1d 2240	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
14	11	oveqd 6035	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝑦) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦))
15	14	eqeq1d 2240	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝑥 · 𝑦) = 𝑥 ↔ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦) = 𝑥))
16	13, 15	anbi12d 473	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥) ↔ ((𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦) = 𝑥)))
17	10, 16	raleqbidv 2746	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦) = 𝑥)))
18	10, 17	rexeqbidv 2747	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∃𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥) ↔ ∃𝑦 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦) = 𝑥)))
19	8, 18	mpbid 147	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃𝑦 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦) = 𝑥))
20	1, 2, 3, 19	ismgmid 13462	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅)) ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼) = 𝑥)) ↔ (0g‘(mulGrp‘𝑅)) = 𝐼))
21	10	eleq2d 2301	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 ∈ 𝐵 ↔ 𝐼 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))))
22	11	oveqd 6035	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 · 𝑥) = (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
23	22	eqeq1d 2240	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
24	11	oveqd 6035	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝐼) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼))
25	24	eqeq1d 2240	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝑥 · 𝐼) = 𝑥 ↔ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼) = 𝑥))
26	23, 25	anbi12d 473	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝐼) = 𝑥) ↔ ((𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼) = 𝑥)))
27	10, 26	raleqbidv 2746	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝐼) = 𝑥) ↔ ∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼) = 𝑥)))
28	21, 27	anbi12d 473	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝐼) = 𝑥)) ↔ (𝐼 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅)) ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))((𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼) = 𝑥))))
29		rngidm.u	. . . 4 ⊢ 1 = (1r‘𝑅)
30	9, 29	ringidvalg 13977	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 1 = (0g‘(mulGrp‘𝑅)))
31	30	eqeq1d 2240	. 2 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ( 1 = 𝐼 ↔ (0g‘(mulGrp‘𝑅)) = 𝐼))
32	20, 28, 31	3bitr4d 220	1 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝐼) = 𝑥)) ↔ 1 = 𝐼))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1397   ∈ wcel 2202  ∀wral 2510  ∃wrex 2511  ∃!wreu 2512  ‘cfv 5326  (class class class)co 6018  Basecbs 13084  +_gcplusg 13162  ._rcmulr 13163  0_gc0g 13341  mulGrpcmgp 13936  1_rcur 13975  Ringcrg 14012

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 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8123  ax-resscn 8124  ax-1cn 8125  ax-1re 8126  ax-icn 8127  ax-addcl 8128  ax-addrcl 8129  ax-mulcl 8130  ax-addcom 8132  ax-addass 8134  ax-i2m1 8137  ax-0lt1 8138  ax-0id 8140  ax-rnegex 8141  ax-pre-ltirr 8144  ax-pre-ltadd 8148

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-nel 2498  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-nul 3495  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-id 4390  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-fv 5334  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-ltxr 8219  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-ndx 13087  df-slot 13088  df-base 13090  df-sets 13091  df-plusg 13175  df-mulr 13176  df-0g 13343  df-mgm 13441  df-sgrp 13487  df-mnd 13502  df-mgp 13937  df-ur 13976  df-ring 14014

This theorem is referenced by:  imasring  14080  subrg1  14248  cnfld1  14589