Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  1fldgenq Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 1fldgenq 33332
Description: The field of rational numbers is generated by 1 in fld, that is, is the prime field of fld. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Jan-2025.)
Assertion
Ref Expression
1fldgenq (ℂfld fldGen {1}) = ℚ

Proof of Theorem 1fldgenq
Dummy variables 𝑞 𝑝 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 cnfldbas 21304 . . . . 5 ℂ = (Base‘ℂfld)
2 cndrng 21344 . . . . . 6 fld ∈ DivRing
32a1i 11 . . . . 5 (⊤ → ℂfld ∈ DivRing)
4 qsscn 12864 . . . . . 6 ℚ ⊆ ℂ
54a1i 11 . . . . 5 (⊤ → ℚ ⊆ ℂ)
6 1z 12512 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
7 snssi 4761 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℤ → {1} ⊆ ℤ)
86, 7ax-mp 5 . . . . . . 7 {1} ⊆ ℤ
9 zssq 12860 . . . . . . 7 ℤ ⊆ ℚ
108, 9sstri 3940 . . . . . 6 {1} ⊆ ℚ
1110a1i 11 . . . . 5 (⊤ → {1} ⊆ ℚ)
121, 3, 5, 11fldgenss 33326 . . . 4 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ⊆ (ℂfld fldGen ℚ))
13 qsubdrg 21365 . . . . . . . 8 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing)
1413simpli 483 . . . . . . 7 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1513simpri 485 . . . . . . 7 (ℂflds ℚ) ∈ DivRing
16 issdrg 20712 . . . . . . 7 (ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld) ↔ (ℂfld ∈ DivRing ∧ ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing))
172, 14, 15, 16mpbir3an 1342 . . . . . 6 ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld)
1817a1i 11 . . . . 5 (⊤ → ℚ ∈ (SubDRing‘ℂfld))
191, 3, 18fldgenidfld 33327 . . . 4 (⊤ → (ℂfld fldGen ℚ) = ℚ)
2012, 19sseqtrd 3967 . . 3 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ⊆ ℚ)
21 elq 12854 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑝 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑝 / 𝑞))
22 cnflddiv 21346 . . . . . . . . 9 / = (/r‘ℂfld)
23 cnfld0 21338 . . . . . . . . 9 0 = (0g‘ℂfld)
2411, 4sstrdi 3943 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → {1} ⊆ ℂ)
251, 3, 24fldgensdrg 33324 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld))
2625mptru 1548 . . . . . . . . . 10 (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld)
2726a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld))
28 ax-1cn 11075 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℂ
29 cnfldmulg 21349 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑝(.g‘ℂfld)1) = (𝑝 · 1))
3028, 29mpan2 691 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝(.g‘ℂfld)1) = (𝑝 · 1))
31 zre 12483 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ ℤ → 𝑝 ∈ ℝ)
32 ax-1rid 11087 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ ℝ → (𝑝 · 1) = 𝑝)
3331, 32syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝 · 1) = 𝑝)
3430, 33eqtrd 2768 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝(.g‘ℂfld)1) = 𝑝)
35 issdrg 20712 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld) ↔ (ℂfld ∈ DivRing ∧ (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds (ℂfld fldGen {1})) ∈ DivRing))
3626, 35mpbi 230 . . . . . . . . . . . . . 14 (ℂfld ∈ DivRing ∧ (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds (ℂfld fldGen {1})) ∈ DivRing)
3736simp2i 1140 . . . . . . . . . . . . 13 (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubRing‘ℂfld)
38 subrgsubg 20501 . . . . . . . . . . . . 13 ((ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubRing‘ℂfld) → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubGrp‘ℂfld))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubGrp‘ℂfld)
401, 3, 24fldgenssid 33323 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → {1} ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
41 1ex 11119 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ V
4241snss 4738 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ (ℂfld fldGen {1}) ↔ {1} ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
4340, 42sylibr 234 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4443mptru 1548 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ (ℂfld fldGen {1})
45 eqid 2733 . . . . . . . . . . . . 13 (.g‘ℂfld) = (.g‘ℂfld)
4645subgmulgcl 19060 . . . . . . . . . . . 12 (((ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubGrp‘ℂfld) ∧ 𝑝 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ (ℂfld fldGen {1})) → (𝑝(.g‘ℂfld)1) ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4739, 44, 46mp3an13 1454 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝(.g‘ℂfld)1) ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4834, 47eqeltrrd 2834 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ ℤ → 𝑝 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4948adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑝 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
5048ssriv 3934 . . . . . . . . . 10 ℤ ⊆ (ℂfld fldGen {1})
51 nnz 12500 . . . . . . . . . . 11 (𝑞 ∈ ℕ → 𝑞 ∈ ℤ)
5251adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ∈ ℤ)
5350, 52sselid 3928 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
54 nnne0 12170 . . . . . . . . . 10 (𝑞 ∈ ℕ → 𝑞 ≠ 0)
5554adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ≠ 0)
5622, 23, 27, 49, 53, 55sdrgdvcl 33309 . . . . . . . 8 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → (𝑝 / 𝑞) ∈ (ℂfld fldGen {1}))
57 eleq1 2821 . . . . . . . 8 (𝑧 = (𝑝 / 𝑞) → (𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1}) ↔ (𝑝 / 𝑞) ∈ (ℂfld fldGen {1})))
5856, 57syl5ibrcom 247 . . . . . . 7 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → (𝑧 = (𝑝 / 𝑞) → 𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1})))
5958rexlimivv 3175 . . . . . 6 (∃𝑝 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑝 / 𝑞) → 𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
6021, 59sylbi 217 . . . . 5 (𝑧 ∈ ℚ → 𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
6160ssriv 3934 . . . 4 ℚ ⊆ (ℂfld fldGen {1})
6261a1i 11 . . 3 (⊤ → ℚ ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
6320, 62eqssd 3948 . 2 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) = ℚ)
6463mptru 1548 1 (ℂfld fldGen {1}) = ℚ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 395  w3a 1086   = wceq 1541  wtru 1542  wcel 2113  wne 2929  wrex 3057  wss 3898  {csn 4577  cfv 6489  (class class class)co 7355  cc 11015  cr 11016  0cc0 11017  1c1 11018   · cmul 11022   / cdiv 11785  cn 12136  cz 12479  cq 12852  s cress 17148  .gcmg 18988  SubGrpcsubg 19041  SubRingcsubrg 20493  DivRingcdr 20653  SubDRingcsdrg 20710  fldccnfld 21300   fldGen cfldgen 33320
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7677  ax-cnex 11073  ax-resscn 11074  ax-1cn 11075  ax-icn 11076  ax-addcl 11077  ax-addrcl 11078  ax-mulcl 11079  ax-mulrcl 11080  ax-mulcom 11081  ax-addass 11082  ax-mulass 11083  ax-distr 11084  ax-i2m1 11085  ax-1ne0 11086  ax-1rid 11087  ax-rnegex 11088  ax-rrecex 11089  ax-cnre 11090  ax-pre-lttri 11091  ax-pre-lttrn 11092  ax-pre-ltadd 11093  ax-pre-mulgt0 11094  ax-addf 11096
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-tp 4582  df-op 4584  df-uni 4861  df-int 4900  df-iun 4945  df-iin 4946  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-riota 7312  df-ov 7358  df-oprab 7359  df-mpo 7360  df-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-tpos 8165  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-1o 8394  df-er 8631  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-pnf 11159  df-mnf 11160  df-xr 11161  df-ltxr 11162  df-le 11163  df-sub 11357  df-neg 11358  df-div 11786  df-nn 12137  df-2 12199  df-3 12200  df-4 12201  df-5 12202  df-6 12203  df-7 12204  df-8 12205  df-9 12206  df-n0 12393  df-z 12480  df-dec 12599  df-uz 12743  df-q 12853  df-fz 13415  df-seq 13916  df-struct 17065  df-sets 17082  df-slot 17100  df-ndx 17112  df-base 17128  df-ress 17149  df-plusg 17181  df-mulr 17182  df-starv 17183  df-tset 17187  df-ple 17188  df-ds 17190  df-unif 17191  df-0g 17352  df-mgm 18556  df-sgrp 18635  df-mnd 18651  df-grp 18857  df-minusg 18858  df-mulg 18989  df-subg 19044  df-cmn 19702  df-abl 19703  df-mgp 20067  df-rng 20079  df-ur 20108  df-ring 20161  df-cring 20162  df-oppr 20264  df-dvdsr 20284  df-unit 20285  df-invr 20315  df-dvr 20328  df-subrng 20470  df-subrg 20494  df-drng 20655  df-sdrg 20711  df-cnfld 21301  df-fldgen 33321
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator