ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  subrgugrp GIF version

Theorem subrgugrp 13366
Description: The units of a subring form a subgroup of the unit group of the original ring. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Dec-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
subrgugrp.1 𝑆 = (𝑅 β†Ύs 𝐴)
subrgugrp.2 π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…)
subrgugrp.3 𝑉 = (Unitβ€˜π‘†)
subrgugrp.4 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ)
Assertion
Ref Expression
subrgugrp (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))

Proof of Theorem subrgugrp
Dummy variables π‘₯ 𝑦 𝑀 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 subrgugrp.1 . . . 4 𝑆 = (𝑅 β†Ύs 𝐴)
2 subrgugrp.2 . . . 4 π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…)
3 subrgugrp.3 . . . 4 𝑉 = (Unitβ€˜π‘†)
41, 2, 3subrguss 13362 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 βŠ† π‘ˆ)
5 subrgrcl 13352 . . . 4 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑅 ∈ Ring)
62a1i 9 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring β†’ π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…))
7 subrgugrp.4 . . . . . 6 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ)
87a1i 9 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ))
9 ringsrg 13229 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑅 ∈ SRing)
106, 8, 9unitgrpbasd 13289 . . . 4 (𝑅 ∈ Ring β†’ π‘ˆ = (Baseβ€˜πΊ))
115, 10syl 14 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ π‘ˆ = (Baseβ€˜πΊ))
124, 11sseqtrd 3195 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 βŠ† (Baseβ€˜πΊ))
131subrgring 13350 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑆 ∈ Ring)
14 eqid 2177 . . . 4 (1rβ€˜π‘†) = (1rβ€˜π‘†)
153, 141unit 13281 . . 3 (𝑆 ∈ Ring β†’ (1rβ€˜π‘†) ∈ 𝑉)
16 elex2 2755 . . 3 ((1rβ€˜π‘†) ∈ 𝑉 β†’ βˆƒπ‘€ 𝑀 ∈ 𝑉)
1713, 15, 163syl 17 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ βˆƒπ‘€ 𝑀 ∈ 𝑉)
18 eqid 2177 . . . . . . . . . . . 12 (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘…)
191, 18ressmulrg 12605 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ 𝑅 ∈ Ring) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘†))
205, 19mpdan 421 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘†))
21203ad2ant1 1018 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘†))
2221oveqd 5894 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦))
23 eqid 2177 . . . . . . . . . 10 (.rβ€˜π‘†) = (.rβ€˜π‘†)
243, 23unitmulcl 13287 . . . . . . . . 9 ((𝑆 ∈ Ring ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦) ∈ 𝑉)
2513, 24syl3an1 1271 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦) ∈ 𝑉)
2622, 25eqeltrd 2254 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
27263expa 1203 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
2827ralrimiva 2550 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
29 eqid 2177 . . . . . . 7 (invrβ€˜π‘…) = (invrβ€˜π‘…)
30 eqid 2177 . . . . . . 7 (invrβ€˜π‘†) = (invrβ€˜π‘†)
311, 29, 3, 30subrginv 13363 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) = ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯))
323, 30unitinvcl 13297 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ Ring ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
3313, 32sylan 283 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
3431, 33eqeltrd 2254 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
3528, 34jca 306 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
3635ralrimiva 2550 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
37 eqid 2177 . . . . . . . . . . 11 (mulGrpβ€˜π‘…) = (mulGrpβ€˜π‘…)
3837, 18mgpplusgg 13139 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring β†’ (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜(mulGrpβ€˜π‘…)))
39 basfn 12522 . . . . . . . . . . . 12 Base Fn V
40 elex 2750 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑅 ∈ V)
41 funfvex 5534 . . . . . . . . . . . . 13 ((Fun Base ∧ 𝑅 ∈ dom Base) β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ V)
4241funfni 5318 . . . . . . . . . . . 12 ((Base Fn V ∧ 𝑅 ∈ V) β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ V)
4339, 40, 42sylancr 414 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ Ring β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ V)
44 eqidd 2178 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ Ring β†’ (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…))
4544, 6, 9unitssd 13283 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ Ring β†’ π‘ˆ βŠ† (Baseβ€˜π‘…))
4643, 45ssexd 4145 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring β†’ π‘ˆ ∈ V)
4737ringmgp 13190 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ Ring β†’ (mulGrpβ€˜π‘…) ∈ Mnd)
488, 38, 46, 47ressplusgd 12589 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring β†’ (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜πΊ))
495, 48syl 14 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜πΊ))
5049oveqd 5894 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦))
5150eleq1d 2246 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ ((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ↔ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉))
5251ralbidv 2477 . . . . 5 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ↔ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉))
532a1i 9 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…))
547a1i 9 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ))
55 eqidd 2178 . . . . . . . 8 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (invrβ€˜π‘…) = (invrβ€˜π‘…))
5653, 54, 55, 5invrfvald 13296 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (invrβ€˜π‘…) = (invgβ€˜πΊ))
5756fveq1d 5519 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯))
5857eleq1d 2246 . . . . 5 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉 ↔ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
5952, 58anbi12d 473 . . . 4 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ ((βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉) ↔ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)))
6059ralbidv 2477 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)))
6136, 60mpbid 147 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
622, 7unitgrp 13290 . . 3 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝐺 ∈ Grp)
63 eqid 2177 . . . 4 (Baseβ€˜πΊ) = (Baseβ€˜πΊ)
64 eqid 2177 . . . 4 (+gβ€˜πΊ) = (+gβ€˜πΊ)
65 eqid 2177 . . . 4 (invgβ€˜πΊ) = (invgβ€˜πΊ)
6663, 64, 65issubg2m 13054 . . 3 (𝐺 ∈ Grp β†’ (𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ↔ (𝑉 βŠ† (Baseβ€˜πΊ) ∧ βˆƒπ‘€ 𝑀 ∈ 𝑉 ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))))
675, 62, 663syl 17 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ↔ (𝑉 βŠ† (Baseβ€˜πΊ) ∧ βˆƒπ‘€ 𝑀 ∈ 𝑉 ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))))
6812, 17, 61, 67mpbir3and 1180 1 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 978   = wceq 1353  βˆƒwex 1492   ∈ wcel 2148  βˆ€wral 2455  Vcvv 2739   βŠ† wss 3131   Fn wfn 5213  β€˜cfv 5218  (class class class)co 5877  Basecbs 12464   β†Ύs cress 12465  +gcplusg 12538  .rcmulr 12539  Mndcmnd 12822  Grpcgrp 12882  invgcminusg 12883  SubGrpcsubg 13032  mulGrpcmgp 13135  1rcur 13147  Ringcrg 13184  Unitcui 13261  invrcinvr 13294  SubRingcsubrg 13343
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-coll 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1cn 7906  ax-1re 7907  ax-icn 7908  ax-addcl 7909  ax-addrcl 7910  ax-mulcl 7911  ax-addcom 7913  ax-addass 7915  ax-i2m1 7918  ax-0lt1 7919  ax-0id 7921  ax-rnegex 7922  ax-pre-ltirr 7925  ax-pre-lttrn 7927  ax-pre-ltadd 7929
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 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-id 4295  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-riota 5833  df-ov 5880  df-oprab 5881  df-mpo 5882  df-tpos 6248  df-pnf 7996  df-mnf 7997  df-ltxr 7999  df-inn 8922  df-2 8980  df-3 8981  df-ndx 12467  df-slot 12468  df-base 12470  df-sets 12471  df-iress 12472  df-plusg 12551  df-mulr 12552  df-0g 12712  df-mgm 12780  df-sgrp 12813  df-mnd 12823  df-grp 12885  df-minusg 12886  df-subg 13035  df-cmn 13095  df-abl 13096  df-mgp 13136  df-ur 13148  df-srg 13152  df-ring 13186  df-oppr 13245  df-dvdsr 13263  df-unit 13264  df-invr 13295  df-subrg 13345
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator