Theorem qusrhm 14548

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 2231	. 2 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
3		eqid 2231	. 2 ⊢ (1r‘𝑈) = (1r‘𝑈)
4		eqid 2231	. 2 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
5		eqid 2231	. 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 14547	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
10		eqid 2231	. . . . . . . 8 ⊢ (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
11		eqid 2231	. . . . . . . 8 ⊢ (oppr‘𝑅) = (oppr‘𝑅)
12		eqid 2231	. . . . . . . 8 ⊢ (LIdeal‘(oppr‘𝑅)) = (LIdeal‘(oppr‘𝑅))
13	10, 11, 12, 8	2idlelb 14525	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐼 ↔ (𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘(oppr‘𝑅))))
14	13	simplbi 274	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ∈ 𝐼 → 𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅))
15	10	lidlsubg 14506	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (LIdeal‘𝑅)) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
16	14, 15	sylan2 286	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
17		eqid 2231	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
18	1, 17	eqger 13816	. . . . 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 13146	. . . . . 6 ⊢ Base Fn V
21	6	elexd 2816	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ V)
22		funfvex 5656	. . . . . . 7 ⊢ ((Fun Base ∧ 𝑅 ∈ dom Base) → (Base‘𝑅) ∈ V)
23	22	funfni 5432	. . . . . 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 2318	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑋 ∈ V)
26		qusrhm.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ [𝑥](𝑅 ~QG 𝑆))
27	19, 25, 26	divsfval 13416	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝐹‘(1r‘𝑅)) = [(1r‘𝑅)](𝑅 ~QG 𝑆))
28	7, 8, 2	qus1 14546	. . . 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 2264	. 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 14544	. . . . 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 14032	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(.r‘𝑅)𝑧) ∈ 𝑋)
35	34	3expb 1230	. . . . . . 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 6175	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑐 ∈ 𝑋 ∧ 𝑑 ∈ 𝑋)) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ 𝑋)
38	31, 32, 19, 6, 33, 37, 4, 5	qusmulval 13425	. . . 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 1230	. . 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 13416	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑦) = [𝑦](𝑅 ~QG 𝑆))
43	40, 41, 26	divsfval 13416	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘𝑧) = [𝑧](𝑅 ~QG 𝑆))
44	42, 43	oveq12d 6036	. . 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 13416	. . 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 2275	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → (𝐹‘(𝑦(.r‘𝑅)𝑧)) = ((𝐹‘𝑦)(.r‘𝑈)(𝐹‘𝑧)))
47		ringabl 14051	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Abel)
48	47	adantr 276	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ Abel)
49		ablnsg 13926	. . . . 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 2311	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝑅))
52	1, 7, 26	qusghm 13874	. . 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 14185	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑈))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1397   ∈ wcel 2202  Vcvv 2802   ↦ cmpt 4150   Fn wfn 5321  ‘cfv 5326  (class class class)co 6018   Er wer 6699  [cec 6700  Basecbs 13087  ._rcmulr 13166   /_s cqus 13388  SubGrpcsubg 13759  NrmSGrpcnsg 13760   ~_QG cqg 13761   GrpHom cghm 13832  Abelcabl 13877  1_rcur 13978  Ringcrg 14015  opp_rcoppr 14086   RingHom crh 14170  LIdealclidl 14487  2Idealc2idl 14519

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-coll 4204  ax-sep 4207  ax-nul 4215  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-lttrn 8146  ax-pre-ltadd 8148

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3or 1005  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-tp 3677  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  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-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-riota 5971  df-ov 6021  df-oprab 6022  df-mpo 6023  df-1st 6303  df-2nd 6304  df-tpos 6411  df-er 6702  df-ec 6704  df-qs 6708  df-map 6819  df-pnf 8216  df-mnf 8217  df-ltxr 8219  df-inn 9144  df-2 9202  df-3 9203  df-4 9204  df-5 9205  df-6 9206  df-7 9207  df-8 9208  df-ndx 13090  df-slot 13091  df-base 13093  df-sets 13094  df-iress 13095  df-plusg 13178  df-mulr 13179  df-sca 13181  df-vsca 13182  df-ip 13183  df-0g 13346  df-iimas 13390  df-qus 13391  df-mgm 13444  df-sgrp 13490  df-mnd 13505  df-mhm 13547  df-grp 13591  df-minusg 13592  df-sbg 13593  df-subg 13762  df-nsg 13763  df-eqg 13764  df-ghm 13833  df-cmn 13878  df-abl 13879  df-mgp 13940  df-rng 13952  df-ur 13979  df-srg 13983  df-ring 14017  df-oppr 14087  df-rhm 14172  df-subrg 14239  df-lmod 14309  df-lssm 14373  df-sra 14455  df-rgmod 14456  df-lidl 14489  df-2idl 14520

This theorem is referenced by:  znzrh2  14666