Theorem qusrhm 14027

Description: If 𝑆 is a two-sided ideal in 𝑅, then the "natural map" from elements to their cosets is a ring homomorphism from 𝑅 to 𝑅 / 𝑆. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
qusring.u	⊢ 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
qusring.i	⊢ 𝐼 = (2Ideal‘𝑅)
qusrhm.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝑅)
qusrhm.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ [𝑥](𝑅 ~QG 𝑆))

Assertion

Ref	Expression
qusrhm	⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑈))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐼   𝑥,𝑅   𝑥,𝑆   𝑥,𝑈   𝑥,𝑋

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem qusrhm

Dummy variables 𝑦 𝑧 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qusrhm.x	. 2 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝑅)
2		eqid 2193	. 2 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
3		eqid 2193	. 2 ⊢ (1r‘𝑈) = (1r‘𝑈)
4		eqid 2193	. 2 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
5		eqid 2193	. 2 ⊢ (.r‘𝑈) = (.r‘𝑈)
6		simpl 109	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ Ring)
7		qusring.u	. . 3 ⊢ 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
8		qusring.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = (2Ideal‘𝑅)
9	7, 8	qusring 14026	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
10		eqid 2193	. . . . . . . 8 ⊢ (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
11		eqid 2193	. . . . . . . 8 ⊢ (oppr‘𝑅) = (oppr‘𝑅)
12		eqid 2193	. . . . . . . 8 ⊢ (LIdeal‘(oppr‘𝑅)) = (LIdeal‘(oppr‘𝑅))
13	10, 11, 12, 8	2idlelb 14004	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ (𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘(oppr‘𝑅))))
14	13	simplbi 274	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐼 → 𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅))
15	10	lidlsubg 13985	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
16	14, 15	sylan2 286	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
17		eqid 2193	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
18	1, 17	eqger 13297	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
19	16, 18	syl 14	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
20		basfn 12679	. . . . . 6 ⊢ Base Fn V
21	6	elexd 2773	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ V)
22		funfvex 5572	. . . . . . 7 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑅 ∈ dom Base) → (Base‘𝑅) ∈ V)
23	22	funfni 5355	. . . . . 6 ⊢ ((Base Fn V ∧ 𝑅 ∈ V) → (Base‘𝑅) ∈ V)
24	20, 21, 23	sylancr 414	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (Base‘𝑅) ∈ V)
25	1, 24	eqeltrid 2280	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑋 ∈ V)
26		qusrhm.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ [𝑥](𝑅 ~QG 𝑆))
27	19, 25, 26	divsfval 12914	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝐹‘(1r‘𝑅)) = [(1r‘𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆))
28	7, 8, 2	qus1 14025	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑈 ∈ Ring ∧ [(1r‘𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆) = (1r‘𝑈)))
29	28	simprd 114	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → [(1r‘𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆) = (1r‘𝑈))
30	27, 29	eqtrd 2226	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝐹‘(1r‘𝑅)) = (1r‘𝑈))
31	7	a1i 9	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆)))
32	1	a1i 9	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑋 = (Base‘𝑅))
33	1, 17, 8, 4	2idlcpbl 14023	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐 ∧ 𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r‘𝑅)𝑑)))
34	1, 4	ringcl 13512	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(.r‘𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
35	34	3expb 1206	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝑦(.r‘𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
36	35	adantlr 477	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝑦(.r‘𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
37	36	caovclg 6073	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑐 ∈ 𝑋 ∧ 𝑑 ∈ 𝑋)) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ 𝑋)
38	31, 32, 19, 6, 33, 37, 4, 5	qusmulval 12923	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
39	38	3expb 1206	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
40	19	adantr 276	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er 𝑋)
41	25	adantr 276	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → 𝑋 ∈ V)
42	40, 41, 26	divsfval 12914	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑦) = [𝑦](𝑅 ~QG 𝑆))
43	40, 41, 26	divsfval 12914	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑧) = [𝑧](𝑅 ~QG 𝑆))
44	42, 43	oveq12d 5937	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → ((𝐹‘𝑦)(.r‘𝑈)(𝐹‘𝑧)) = ([𝑦](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑧](𝑅 ~QG 𝑆)))
45	40, 41, 26	divsfval 12914	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)) = [(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)](𝑅 ~QG 𝑆))
46	39, 44, 45	3eqtr4rd 2237	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)) = ((𝐹‘𝑦)(.r‘𝑈)(𝐹‘𝑧)))
47		ringabl 13531	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Abel)
48	47	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ Abel)
49		ablnsg 13407	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Abel → (NrmSGrp‘𝑅) = (SubGrp‘𝑅))
50	48, 49	syl 14	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (NrmSGrp‘𝑅) = (SubGrp‘𝑅))
51	16, 50	eleqtrrd 2273	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝑅))
52	1, 7, 26	qusghm 13355	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝑅) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝑈))
53	51, 52	syl 14	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝑈))
54	1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 30, 46, 53	isrhm2d 13664	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑈))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1364   ∈ wcel 2164  Vcvv 2760   ↦ cmpt 4091   Fn wfn 5250  ‘cfv 5255  (class class class)co 5919   Er wer 6586  [cec 6587  Basecbs 12621  ._rcmulr 12699   /_s cqus 12886  SubGrpcsubg 13240  NrmSGrpcnsg 13241   ~_QG cqg 13242   GrpHom cghm 13313  Abelcabl 13358  1_rcur 13458  Ringcrg 13495  opp_rcoppr 13566   RingHom crh 13649  LIdealclidl 13966  2Idealc2idl 13998

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 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-addcom 7974  ax-addass 7976  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-lttrn 7988  ax-pre-ltadd 7990

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-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-tp 3627  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-id 4325  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-1st 6195  df-2nd 6196  df-tpos 6300  df-er 6589  df-ec 6591  df-qs 6595  df-map 6706  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-ltxr 8061  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-4 9045  df-5 9046  df-6 9047  df-7 9048  df-8 9049  df-ndx 12624  df-slot 12625  df-base 12627  df-sets 12628  df-iress 12629  df-plusg 12711  df-mulr 12712  df-sca 12714  df-vsca 12715  df-ip 12716  df-0g 12872  df-iimas 12888  df-qus 12889  df-mgm 12942  df-sgrp 12988  df-mnd 13001  df-mhm 13034  df-grp 13078  df-minusg 13079  df-sbg 13080  df-subg 13243  df-nsg 13244  df-eqg 13245  df-ghm 13314  df-cmn 13359  df-abl 13360  df-mgp 13420  df-rng 13432  df-ur 13459  df-srg 13463  df-ring 13497  df-oppr 13567  df-rhm 13651  df-subrg 13718  df-lmod 13788  df-lssm 13852  df-sra 13934  df-rgmod 13935  df-lidl 13968  df-2idl 13999

This theorem is referenced by:  znzrh2  14145