Theorem isringid 13954

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 2209	. . 3 ⊢ (Base‘(mulGrp‘𝑅)) = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
2		eqid 2209	. . 3 ⊢ (0g‘(mulGrp‘𝑅)) = (0g‘(mulGrp‘𝑅))
3		eqid 2209	. . 3 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
4		rngidm.b	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
5		rngidm.t	. . . . . 6 ⊢ · = (.r‘𝑅)
6	4, 5	ringideu 13946	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ∃!𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ∧ (𝑥 · 𝑦) = 𝑥))
7		reurex 2730	. . . . 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 2209	. . . . . 6 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
10	9, 4	mgpbasg 13855	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅)))
11	9, 5	mgpplusgg 13853	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → · = (+g‘(mulGrp‘𝑅)))
12	11	oveqd 5991	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑦 · 𝑥) = (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
13	12	eqeq1d 2218	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝑦 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝑦(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
14	11	oveqd 5991	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝑦) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑦))
15	14	eqeq1d 2218	. . . . . . 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 2724	. . . . 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 2725	. . . 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 13376	. 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 2279	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 ∈ 𝐵 ↔ 𝐼 ∈ (Base‘(mulGrp‘𝑅))))
22	11	oveqd 5991	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝐼 · 𝑥) = (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥))
23	22	eqeq1d 2218	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → ((𝐼 · 𝑥) = 𝑥 ↔ (𝐼(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝑥) = 𝑥))
24	11	oveqd 5991	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (𝑥 · 𝐼) = (𝑥(+g‘(mulGrp‘𝑅))𝐼))
25	24	eqeq1d 2218	. . . . 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 2724	. . 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 13890	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 1 = (0g‘(mulGrp‘𝑅)))
31	30	eqeq1d 2218	. 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 1375   ∈ wcel 2180  ∀wral 2488  ∃wrex 2489  ∃!wreu 2490  ‘cfv 5294  (class class class)co 5974  Basecbs 12998  +_gcplusg 13076  ._rcmulr 13077  0_gc0g 13255  mulGrpcmgp 13849  1_rcur 13888  Ringcrg 13925

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 617  ax-in2 618  ax-io 713  ax-5 1473  ax-7 1474  ax-gen 1475  ax-ie1 1519  ax-ie2 1520  ax-8 1530  ax-10 1531  ax-11 1532  ax-i12 1533  ax-bndl 1535  ax-4 1536  ax-17 1552  ax-i9 1556  ax-ial 1560  ax-i5r 1561  ax-13 2182  ax-14 2183  ax-ext 2191  ax-sep 4181  ax-pow 4237  ax-pr 4272  ax-un 4501  ax-setind 4606  ax-cnex 8058  ax-resscn 8059  ax-1cn 8060  ax-1re 8061  ax-icn 8062  ax-addcl 8063  ax-addrcl 8064  ax-mulcl 8065  ax-addcom 8067  ax-addass 8069  ax-i2m1 8072  ax-0lt1 8073  ax-0id 8075  ax-rnegex 8076  ax-pre-ltirr 8079  ax-pre-ltadd 8083

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 985  df-tru 1378  df-fal 1381  df-nf 1487  df-sb 1789  df-eu 2060  df-mo 2061  df-clab 2196  df-cleq 2202  df-clel 2205  df-nfc 2341  df-ne 2381  df-nel 2476  df-ral 2493  df-rex 2494  df-reu 2495  df-rmo 2496  df-rab 2497  df-v 2781  df-sbc 3009  df-csb 3105  df-dif 3179  df-un 3181  df-in 3183  df-ss 3190  df-nul 3472  df-pw 3631  df-sn 3652  df-pr 3653  df-op 3655  df-uni 3868  df-int 3903  df-br 4063  df-opab 4125  df-mpt 4126  df-id 4361  df-xp 4702  df-rel 4703  df-cnv 4704  df-co 4705  df-dm 4706  df-rn 4707  df-res 4708  df-ima 4709  df-iota 5254  df-fun 5296  df-fn 5297  df-fv 5302  df-riota 5927  df-ov 5977  df-oprab 5978  df-mpo 5979  df-pnf 8151  df-mnf 8152  df-ltxr 8154  df-inn 9079  df-2 9137  df-3 9138  df-ndx 13001  df-slot 13002  df-base 13004  df-sets 13005  df-plusg 13089  df-mulr 13090  df-0g 13257  df-mgm 13355  df-sgrp 13401  df-mnd 13416  df-mgp 13850  df-ur 13889  df-ring 13927

This theorem is referenced by:  imasring  13993  subrg1  14160  cnfld1  14501