Theorem subrngintm 13711

Description: The intersection of a nonempty collection of subrings is a subring. (Contributed by AV, 15-Feb-2025.)

Assertion

Ref	Expression
subrngintm	⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubRng‘𝑅))

Distinct variable groups:   𝑅,𝑗   𝑆,𝑗

Proof of Theorem subrngintm

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		subrngsubg 13703	. . . . 5 ⊢ (𝑟 ∈ (SubRng‘𝑅) → 𝑟 ∈ (SubGrp‘𝑅))
2	1	ssriv 3184	. . . 4 ⊢ (SubRng‘𝑅) ⊆ (SubGrp‘𝑅)
3		sstr 3188	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ (SubRng‘𝑅) ⊆ (SubGrp‘𝑅)) → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅))
4	2, 3	mpan2 425	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) → 𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅))
5		subgintm 13271	. . 3 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubGrp‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
6	4, 5	sylan 283	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
7		ssel2 3175	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑟 ∈ (SubRng‘𝑅))
8	7	ad4ant14 514	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑟 ∈ (SubRng‘𝑅))
9		simprl 529	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → 𝑥 ∈ ∩ 𝑆)
10		elinti 3880	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 → (𝑟 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ 𝑟))
11	10	imp 124	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑟)
12	9, 11	sylan 283	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑥 ∈ 𝑟)
13		simprr 531	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)
14		elinti 3880	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑦 ∈ ∩ 𝑆 → (𝑟 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ 𝑟))
15	14	imp 124	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑦 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑟)
16	13, 15	sylan 283	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑟)
17		eqid 2193	. . . . . . 7 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
18	17	subrngmcl 13708	. . . . . 6 ⊢ ((𝑟 ∈ (SubRng‘𝑅) ∧ 𝑥 ∈ 𝑟 ∧ 𝑦 ∈ 𝑟) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
19	8, 12, 16, 18	syl3anc 1249	. . . . 5 ⊢ ((((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) ∧ 𝑟 ∈ 𝑆) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
20	19	ralrimiva 2567	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟)
21		ssel 3174	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) → (𝑗 ∈ 𝑆 → 𝑗 ∈ (SubRng‘𝑅)))
22		subrngrcl 13702	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑗 ∈ (SubRng‘𝑅) → 𝑅 ∈ Rng)
23	21, 22	syl6 33	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) → (𝑗 ∈ 𝑆 → 𝑅 ∈ Rng))
24	23	exlimdv 1830	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) → (∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆 → 𝑅 ∈ Rng))
25	24	imp 124	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → 𝑅 ∈ Rng)
26		vex 2763	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑥 ∈ V
27	26	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → 𝑥 ∈ V)
28		mulrslid 12752	. . . . . . . 8 ⊢ (.r = Slot (.r‘ndx) ∧ (.r‘ndx) ∈ ℕ)
29	28	slotex 12648	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → (.r‘𝑅) ∈ V)
30		vex 2763	. . . . . . . 8 ⊢ 𝑦 ∈ V
31	30	a1i 9	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → 𝑦 ∈ V)
32		ovexg 5953	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ V ∧ (.r‘𝑅) ∈ V ∧ 𝑦 ∈ V) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V)
33	27, 29, 31, 32	syl3anc 1249	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V)
34		elintg 3879	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ V → ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟))
35	25, 33, 34	3syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟))
36	35	adantr 276	. . . 4 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → ((𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆 ↔ ∀𝑟 ∈ 𝑆 (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ 𝑟))
37	20, 36	mpbird 167	. . 3 ⊢ (((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 ∈ ∩ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ ∩ 𝑆)) → (𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)
38	37	ralrimivva 2576	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)
39		eqid 2193	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
40	39, 17	issubrng2 13709	. . 3 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → (∩ 𝑆 ∈ (SubRng‘𝑅) ↔ (∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) ∧ ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)))
41	25, 40	syl 14	. 2 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → (∩ 𝑆 ∈ (SubRng‘𝑅) ↔ (∩ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) ∧ ∀𝑥 ∈ ∩ 𝑆∀𝑦 ∈ ∩ 𝑆(𝑥(.r‘𝑅)𝑦) ∈ ∩ 𝑆)))
42	6, 38, 41	mpbir2and 946	1 ⊢ ((𝑆 ⊆ (SubRng‘𝑅) ∧ ∃𝑗 𝑗 ∈ 𝑆) → ∩ 𝑆 ∈ (SubRng‘𝑅))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105  ∃wex 1503   ∈ wcel 2164  ∀wral 2472  Vcvv 2760   ⊆ wss 3154  ∩ cint 3871  ‘cfv 5255  (class class class)co 5919  Basecbs 12621  ._rcmulr 12699  SubGrpcsubg 13240  Rngcrng 13431  SubRngcsubrng 13696

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-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-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-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-pnf 8058  df-mnf 8059  df-ltxr 8061  df-inn 8985  df-2 9043  df-3 9044  df-ndx 12624  df-slot 12625  df-base 12627  df-sets 12628  df-iress 12629  df-plusg 12711  df-mulr 12712  df-0g 12872  df-mgm 12942  df-sgrp 12988  df-mnd 13001  df-grp 13078  df-minusg 13079  df-subg 13243  df-cmn 13359  df-abl 13360  df-mgp 13420  df-rng 13432  df-subrng 13697

This theorem is referenced by:  subrngin  13712