MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  crngrhmfo Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem crngrhmfo 20637
Description: The image of a surjective homomorphism from a commutative ring is commutative. (Contributed by Jeff Madsen, 4-Jan-2011.) (Revised by AV, 19-Jul-2026.)
Hypothesis
Ref Expression
crngrhmfo.b 𝐵 = (Base‘𝑆)
Assertion
Ref Expression
crngrhmfo ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → 𝑆 ∈ CRing)

Proof of Theorem crngrhmfo
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rhmrcl2 20619 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑆 ∈ Ring)
213ad2ant2 1152 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → 𝑆 ∈ Ring)
3 foelrn 7100 . . . . . . . 8 ((𝐹:dom 𝐹onto𝐵𝑥𝐵) → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎))
43ex 418 . . . . . . 7 (𝐹:dom 𝐹onto𝐵 → (𝑥𝐵 → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎)))
5 foelrn 7100 . . . . . . . 8 ((𝐹:dom 𝐹onto𝐵𝑦𝐵) → ∃𝑏 ∈ dom 𝐹 𝑦 = (𝐹𝑏))
65ex 418 . . . . . . 7 (𝐹:dom 𝐹onto𝐵 → (𝑦𝐵 → ∃𝑏 ∈ dom 𝐹 𝑦 = (𝐹𝑏)))
74, 6anim12d 621 . . . . . 6 (𝐹:dom 𝐹onto𝐵 → ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → (∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ ∃𝑏 ∈ dom 𝐹 𝑦 = (𝐹𝑏))))
8 reeanv 3234 . . . . . 6 (∃𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹(𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) ↔ (∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ ∃𝑏 ∈ dom 𝐹 𝑦 = (𝐹𝑏)))
97, 8imbitrrdi 255 . . . . 5 (𝐹:dom 𝐹onto𝐵 → ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹(𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏))))
1093ad2ant3 1153 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹(𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏))))
11 simpll 779 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → 𝑅 ∈ CRing)
12 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
13 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
1412, 13rhmf 20626 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝐹:(Base‘𝑅)⟶(Base‘𝑆))
1514fdmd 6713 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → dom 𝐹 = (Base‘𝑅))
1615eleq2d 2846 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
1715eleq2d 2846 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → (𝑏 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
1816, 17anbi12d 644 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → ((𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹) ↔ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅))))
1918biimpd 232 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → ((𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅))))
2019adantl 487 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) → ((𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅))))
2120imp 412 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
22 3anass 1111 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅))))
2311, 21, 22sylanbrc 595 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
24 eqid 2760 . . . . . . . . . . . 12 (.r𝑅) = (.r𝑅)
2512, 24crngcom 20390 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑎(.r𝑅)𝑏) = (𝑏(.r𝑅)𝑎))
2623, 25syl 18 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝑎(.r𝑅)𝑏) = (𝑏(.r𝑅)𝑎))
2726fveq2d 6882 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝐹‘(𝑎(.r𝑅)𝑏)) = (𝐹‘(𝑏(.r𝑅)𝑎)))
28 simplr 781 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆))
29 3anass 1111 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)) ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅))))
3028, 21, 29sylanbrc 595 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
31 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (.r𝑆) = (.r𝑆)
3212, 24, 31rhmmul 20631 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐹‘(𝑎(.r𝑅)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)))
3330, 32syl 18 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝐹‘(𝑎(.r𝑅)𝑏)) = ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)))
3421ancomd 467 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
35 3anass 1111 . . . . . . . . . . 11 ((𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)) ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ (𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅))))
3628, 34, 35sylanbrc 595 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
3712, 24, 31rhmmul 20631 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝐹‘(𝑏(.r𝑅)𝑎)) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
3836, 37syl 18 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → (𝐹‘(𝑏(.r𝑅)𝑎)) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
3927, 33, 383eqtr3d 2803 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
40 oveq12 7422 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)))
41 oveq12 7422 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 = (𝐹𝑏) ∧ 𝑥 = (𝐹𝑎)) → (𝑦(.r𝑆)𝑥) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
4241ancoms 464 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑦(.r𝑆)𝑥) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
4340, 42eqeq12d 2776 . . . . . . . 8 ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → ((𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥) ↔ ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎))))
4439, 43syl5ibrcom 250 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥)))
4544ex 418 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) → ((𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹) → ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥))))
46453adant3 1150 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → ((𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹) → ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥))))
4746rexlimdvv 3218 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → (∃𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹(𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥)))
4810, 47syld 48 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → ((𝑥𝐵𝑦𝐵) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥)))
4948ralrimivv 3203 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥))
50 crngrhmfo.b . . 3 𝐵 = (Base‘𝑆)
5150, 31iscrng2 20391 . 2 (𝑆 ∈ CRing ↔ (𝑆 ∈ Ring ∧ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 (𝑥(.r𝑆)𝑦) = (𝑦(.r𝑆)𝑥)))
522, 49, 51sylanbrc 595 1 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → 𝑆 ∈ CRing)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  wi 4  wa 401  w3a 1103   = wceq 1570  wcel 2145  wral 3076  wrex 3086  dom cdm 5655  ontowfo 6531  cfv 6533  (class class class)co 7413  Basecbs 17301  .rcmulr 17343  Ringcrg 20372  CRingccrg 20373   RingHom crh 20610
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-er 8696  df-map 8828  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-2 12327  df-sets 17256  df-slot 17274  df-ndx 17286  df-base 17302  df-plusg 17355  df-0g 17526  df-mhm 18891  df-ghm 19341  df-cmn 19909  df-mgp 20274  df-ur 20321  df-ring 20374  df-cring 20375  df-rhm 20613
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator