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 33274
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 21283 . . . . 5 ℂ = (Base‘ℂfld)
2 cndrng 21323 . . . . . 6 fld ∈ DivRing
32a1i 11 . . . . 5 (⊤ → ℂfld ∈ DivRing)
4 qsscn 12879 . . . . . 6 ℚ ⊆ ℂ
54a1i 11 . . . . 5 (⊤ → ℚ ⊆ ℂ)
6 1z 12523 . . . . . . . 8 1 ∈ ℤ
7 snssi 4762 . . . . . . . 8 (1 ∈ ℤ → {1} ⊆ ℤ)
86, 7ax-mp 5 . . . . . . 7 {1} ⊆ ℤ
9 zssq 12875 . . . . . . 7 ℤ ⊆ ℚ
108, 9sstri 3947 . . . . . 6 {1} ⊆ ℚ
1110a1i 11 . . . . 5 (⊤ → {1} ⊆ ℚ)
121, 3, 5, 11fldgenss 33268 . . . 4 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ⊆ (ℂfld fldGen ℚ))
13 qsubdrg 21344 . . . . . . . 8 (ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld) ∧ (ℂflds ℚ) ∈ DivRing)
1413simpli 483 . . . . . . 7 ℚ ∈ (SubRing‘ℂfld)
1513simpri 485 . . . . . . 7 (ℂflds ℚ) ∈ DivRing
16 issdrg 20691 . . . . . . 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 33269 . . . 4 (⊤ → (ℂfld fldGen ℚ) = ℚ)
2012, 19sseqtrd 3974 . . 3 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ⊆ ℚ)
21 elq 12869 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℚ ↔ ∃𝑝 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑝 / 𝑞))
22 cnflddiv 21325 . . . . . . . . 9 / = (/r‘ℂfld)
23 cnfld0 21317 . . . . . . . . 9 0 = (0g‘ℂfld)
2411, 4sstrdi 3950 . . . . . . . . . . . 12 (⊤ → {1} ⊆ ℂ)
251, 3, 24fldgensdrg 33266 . . . . . . . . . . 11 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld))
2625mptru 1547 . . . . . . . . . 10 (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld)
2726a1i 11 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubDRing‘ℂfld))
28 ax-1cn 11086 . . . . . . . . . . . . 13 1 ∈ ℂ
29 cnfldmulg 21328 . . . . . . . . . . . . 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 12493 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ ℤ → 𝑝 ∈ ℝ)
32 ax-1rid 11098 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑝 ∈ ℝ → (𝑝 · 1) = 𝑝)
3331, 32syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝 · 1) = 𝑝)
3430, 33eqtrd 2764 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ ℤ → (𝑝(.g‘ℂfld)1) = 𝑝)
35 issdrg 20691 . . . . . . . . . . . . . . 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 20480 . . . . . . . . . . . . 13 ((ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubRing‘ℂfld) → (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubGrp‘ℂfld))
3937, 38ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (ℂfld fldGen {1}) ∈ (SubGrp‘ℂfld)
401, 3, 24fldgenssid 33265 . . . . . . . . . . . . . 14 (⊤ → {1} ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
41 1ex 11130 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ∈ V
4241snss 4739 . . . . . . . . . . . . . 14 (1 ∈ (ℂfld fldGen {1}) ↔ {1} ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
4340, 42sylibr 234 . . . . . . . . . . . . 13 (⊤ → 1 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4443mptru 1547 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ (ℂfld fldGen {1})
45 eqid 2729 . . . . . . . . . . . . 13 (.g‘ℂfld) = (.g‘ℂfld)
4645subgmulgcl 19036 . . . . . . . . . . . 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 2829 . . . . . . . . . 10 (𝑝 ∈ ℤ → 𝑝 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
4948adantr 480 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑝 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
5048ssriv 3941 . . . . . . . . . 10 ℤ ⊆ (ℂfld fldGen {1})
51 nnz 12510 . . . . . . . . . . 11 (𝑞 ∈ ℕ → 𝑞 ∈ ℤ)
5251adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ∈ ℤ)
5350, 52sselid 3935 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
54 nnne0 12180 . . . . . . . . . 10 (𝑞 ∈ ℕ → 𝑞 ≠ 0)
5554adantl 481 . . . . . . . . 9 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → 𝑞 ≠ 0)
5622, 23, 27, 49, 53, 55sdrgdvcl 33251 . . . . . . . 8 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ 𝑞 ∈ ℕ) → (𝑝 / 𝑞) ∈ (ℂfld fldGen {1}))
57 eleq1 2816 . . . . . . . 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 3171 . . . . . 6 (∃𝑝 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℕ 𝑧 = (𝑝 / 𝑞) → 𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
6021, 59sylbi 217 . . . . 5 (𝑧 ∈ ℚ → 𝑧 ∈ (ℂfld fldGen {1}))
6160ssriv 3941 . . . 4 ℚ ⊆ (ℂfld fldGen {1})
6261a1i 11 . . 3 (⊤ → ℚ ⊆ (ℂfld fldGen {1}))
6320, 62eqssd 3955 . 2 (⊤ → (ℂfld fldGen {1}) = ℚ)
6463mptru 1547 1 (ℂfld fldGen {1}) = ℚ
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wa 395  w3a 1086   = wceq 1540  wtru 1541  wcel 2109  wne 2925  wrex 3053  wss 3905  {csn 4579  cfv 6486  (class class class)co 7353  cc 11026  cr 11027  0cc0 11028  1c1 11029   · cmul 11033   / cdiv 11795  cn 12146  cz 12489  cq 12867  s cress 17159  .gcmg 18964  SubGrpcsubg 19017  SubRingcsubrg 20472  DivRingcdr 20632  SubDRingcsdrg 20689  fldccnfld 21279   fldGen cfldgen 33262
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2701  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7675  ax-cnex 11084  ax-resscn 11085  ax-1cn 11086  ax-icn 11087  ax-addcl 11088  ax-addrcl 11089  ax-mulcl 11090  ax-mulrcl 11091  ax-mulcom 11092  ax-addass 11093  ax-mulass 11094  ax-distr 11095  ax-i2m1 11096  ax-1ne0 11097  ax-1rid 11098  ax-rnegex 11099  ax-rrecex 11100  ax-cnre 11101  ax-pre-lttri 11102  ax-pre-lttrn 11103  ax-pre-ltadd 11104  ax-pre-mulgt0 11105  ax-addf 11107
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2533  df-eu 2562  df-clab 2708  df-cleq 2721  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2926  df-nel 3030  df-ral 3045  df-rex 3054  df-rmo 3345  df-reu 3346  df-rab 3397  df-v 3440  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4479  df-pw 4555  df-sn 4580  df-pr 4582  df-tp 4584  df-op 4586  df-uni 4862  df-int 4900  df-iun 4946  df-iin 4947  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5518  df-eprel 5523  df-po 5531  df-so 5532  df-fr 5576  df-we 5578  df-xp 5629  df-rel 5630  df-cnv 5631  df-co 5632  df-dm 5633  df-rn 5634  df-res 5635  df-ima 5636  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7310  df-ov 7356  df-oprab 7357  df-mpo 7358  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-tpos 8166  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-1o 8395  df-er 8632  df-en 8880  df-dom 8881  df-sdom 8882  df-fin 8883  df-pnf 11170  df-mnf 11171  df-xr 11172  df-ltxr 11173  df-le 11174  df-sub 11367  df-neg 11368  df-div 11796  df-nn 12147  df-2 12209  df-3 12210  df-4 12211  df-5 12212  df-6 12213  df-7 12214  df-8 12215  df-9 12216  df-n0 12403  df-z 12490  df-dec 12610  df-uz 12754  df-q 12868  df-fz 13429  df-seq 13927  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17139  df-ress 17160  df-plusg 17192  df-mulr 17193  df-starv 17194  df-tset 17198  df-ple 17199  df-ds 17201  df-unif 17202  df-0g 17363  df-mgm 18532  df-sgrp 18611  df-mnd 18627  df-grp 18833  df-minusg 18834  df-mulg 18965  df-subg 19020  df-cmn 19679  df-abl 19680  df-mgp 20044  df-rng 20056  df-ur 20085  df-ring 20138  df-cring 20139  df-oppr 20240  df-dvdsr 20260  df-unit 20261  df-invr 20291  df-dvr 20304  df-subrng 20449  df-subrg 20473  df-drng 20634  df-sdrg 20690  df-cnfld 21280  df-fldgen 33263
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator