Theorem isringid 13201

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 2177	. . 3 ⊢ (Base‘(mulGrp‘𝑅)) = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
2		eqid 2177	. . 3 ⊢ (0g‘(mulGrp‘𝑅)) = (0g‘(mulGrp‘𝑅))
3		eqid 2177	. . 3 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
4		rngidm.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
5		rngidm.t	. . . . . 6 ⊢ · = (.r‘𝑅)
6	4, 5	ringideu 13193	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥))
7		reurex 2690	. . . . 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 2177	. . . . . 6 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
10	9, 4	mgpbasg 13129	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅)))
11	9, 5	mgpplusgg 13127	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → · = (+g‘(mulGrp‘𝑅)))
12	11	oveqd 5891	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑦 · 𝑥) = (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
13	12	eqeq1d 2186	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
14	11	oveqd 5891	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝑦) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦))
15	14	eqeq1d 2186	. . . . . . 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 2684	. . . . 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 2685	. . . 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 12790	. 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 2247	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 ∈ 𝐵 ↔ 𝐼 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))))
22	11	oveqd 5891	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 · 𝑥) = (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
23	22	eqeq1d 2186	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
24	11	oveqd 5891	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝐼) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼))
25	24	eqeq1d 2186	. . . . 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 2684	. . 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 13137	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 1 = (0g‘(mulGrp‘𝑅)))
31	30	eqeq1d 2186	. 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 1353   ∈ wcel 2148  ∀wral 2455  ∃wrex 2456  ∃!wreu 2457  ‘cfv 5216  (class class class)co 5874  Basecbs 12456  +_gcplusg 12530  ._rcmulr 12531  0_gc0g 12699  mulGrpcmgp 13123  1_rcur 13135  Ringcrg 13172

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-sep 4121  ax-pow 4174  ax-pr 4209  ax-un 4433  ax-setind 4536  ax-cnex 7901  ax-resscn 7902  ax-1cn 7903  ax-1re 7904  ax-icn 7905  ax-addcl 7906  ax-addrcl 7907  ax-mulcl 7908  ax-addcom 7910  ax-addass 7912  ax-i2m1 7915  ax-0lt1 7916  ax-0id 7918  ax-rnegex 7919  ax-pre-ltirr 7922  ax-pre-ltadd 7926

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 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-pw 3577  df-sn 3598  df-pr 3599  df-op 3601  df-uni 3810  df-int 3845  df-br 4004  df-opab 4065  df-mpt 4066  df-id 4293  df-xp 4632  df-rel 4633  df-cnv 4634  df-co 4635  df-dm 4636  df-rn 4637  df-res 4638  df-ima 4639  df-iota 5178  df-fun 5218  df-fn 5219  df-fv 5224  df-riota 5830  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpo 5879  df-pnf 7992  df-mnf 7993  df-ltxr 7995  df-inn 8918  df-2 8976  df-3 8977  df-ndx 12459  df-slot 12460  df-base 12462  df-sets 12463  df-plusg 12543  df-mulr 12544  df-0g 12701  df-mgm 12769  df-sgrp 12802  df-mnd 12812  df-mgp 13124  df-ur 13136  df-ring 13174

This theorem is referenced by:  subrg1  13352  cnfld1  13397