Theorem subrgintm 13875

Description: The intersection of an inhabited collection of subrings is a subring. (Contributed by Stefan O'Rear, 30-Nov-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 7-Dec-2014.)

Assertion

Ref	Expression
subrgintm	⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑅))

Distinct variable groups:   𝑤,𝑅   𝑤,𝑆

Proof of Theorem subrgintm

Dummy variables 𝑥 𝑟 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		subrgsubg 13859	. . . . 5 ⊢ (𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅) → 𝑟 ∈ (SubGrp‘𝑅))
2	1	ssriv 3188	. . . 4 ⊢ (SubRing‘𝑅) ⊆ (SubGrp‘𝑅)
3		sstr 3192	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ (SubRing‘𝑅) ⊆ (SubGrp‘𝑅)) → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅))
4	2, 3	mpan2 425	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅))
5		subgintm 13404	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
6	4, 5	sylan 283	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
7		ssel2 3179	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅))
8	7	adantlr 477	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅))
9		eqid 2196	. . . . . 6 ⊢ (1r‘𝑅) = (1r‘𝑅)
10	9	subrg1cl 13861	. . . . 5 ⊢ (𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅) → (1r‘𝑅) ∈ 𝑟)
11	8, 10	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → (1r‘𝑅) ∈ 𝑟)
12	11	ralrimiva 2570	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∀𝑟 ∈ 𝑆 (1r‘𝑅) ∈ 𝑟)
13		ssel 3178	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) → (𝑤 ∈ 𝑆 → 𝑤 ∈ (SubRing‘𝑅)))
14		subrgrcl 13858	. . . . . . 7 ⊢ (𝑤 ∈ (SubRing‘𝑅) → 𝑅 ∈ Ring)
15	13, 14	syl6 33	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) → (𝑤 ∈ 𝑆 → 𝑅 ∈ Ring))
16	15	exlimdv 1833	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) → (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆 → 𝑅 ∈ Ring))
17	16	imp 124	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ Ring)
18		ringsrg 13679	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ SRing)
19		eqid 2196	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
20	19, 9	srgidcl 13608	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → (1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅))
21		elintg 3883	. . . . 5 ⊢ ((1r‘𝑅) ∈ (Base‘𝑅) → ((1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (1r‘𝑅) ∈ 𝑟))
22	20, 21	syl 14	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → ((1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (1r‘𝑅) ∈ 𝑟))
23	17, 18, 22	3syl 17	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ((1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (1r‘𝑅) ∈ 𝑟))
24	12, 23	mpbird 167	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → (1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆)
25	8	adantlr 477	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅))
26		simprl 529	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑆)
27		elinti 3884	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 → (𝑟 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ 𝑟))
28	27	imp 124	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑟)
29	26, 28	sylan 283	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑟)
30		simprr 531	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)
31		elinti 3884	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ∩ 𝑆 → (𝑟 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ 𝑟))
32	31	imp 124	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑟)
33	30, 32	sylan 283	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑟)
34		eqid 2196	. . . . . . 7 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
35	34	subrgmcl 13865	. . . . . 6 ⊢ ((𝑟 ∈ (SubRing‘𝑅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑟 ∧ 𝑦 ∈ 𝑟) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
36	25, 29, 33, 35	syl3anc 1249	. . . . 5 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
37	36	ralrimiva 2570	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
38		simplr 528	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆)
39		eleq1w 2257	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑟 = 𝑤 → (𝑟 ∈ 𝑆 ↔ 𝑤 ∈ 𝑆))
40	39	cbvexv 1933	. . . . . . 7 ⊢ (∃𝑟 𝑟 ∈ 𝑆 ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆)
41	36	elexd 2776	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V)
42	41	ex 115	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (𝑟 ∈ 𝑆 → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V))
43	42	exlimdv 1833	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (∃𝑟 𝑟 ∈ 𝑆 → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V))
44	40, 43	biimtrrid 153	. . . . . 6 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆 → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V))
45	38, 44	mpd 13	. . . . 5 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V)
46		elintg 3883	. . . . 5 ⊢ ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V → ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟))
47	45, 46	syl 14	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟))
48	37, 47	mpbird 167	. . 3 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)
49	48	ralrimivva 2579	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)
50	19, 9, 34	issubrg2 13873	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Ring → (∩ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑅) ↔ (∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) ∧ (1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆 ∧ ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)))
51	17, 50	syl 14	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → (∩ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑅) ↔ (∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) ∧ (1r‘𝑅) ∈ ∩ 𝑆 ∧ ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)))
52	6, 24, 49, 51	mpbir3and 1182	1 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRing‘𝑅) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑅))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 980  ∃wex 1506   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475  Vcvv 2763   ⊆ wss 3157  ∩ cint 3875  ‘cfv 5259  (class class class)co 5925  Basecbs 12703  ._rcmulr 12781  SubGrpcsubg 13373  1_rcur 13591  SRingcsrg 13595  Ringcrg 13628  SubRingcsubrg 13849

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 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1cn 7989  ax-1re 7990  ax-icn 7991  ax-addcl 7992  ax-addrcl 7993  ax-mulcl 7994  ax-addcom 7996  ax-addass 7998  ax-i2m1 8001  ax-0lt1 8002  ax-0id 8004  ax-rnegex 8005  ax-pre-ltirr 8008  ax-pre-lttrn 8010  ax-pre-ltadd 8012

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3452  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-id 4329  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-pnf 8080  df-mnf 8081  df-ltxr 8083  df-inn 9008  df-2 9066  df-3 9067  df-ndx 12706  df-slot 12707  df-base 12709  df-sets 12710  df-iress 12711  df-plusg 12793  df-mulr 12794  df-0g 12960  df-mgm 13058  df-sgrp 13104  df-mnd 13119  df-grp 13205  df-minusg 13206  df-subg 13376  df-cmn 13492  df-abl 13493  df-mgp 13553  df-ur 13592  df-srg 13596  df-ring 13630  df-subrg 13851

This theorem is referenced by:  subrgin  13876