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

Theorem crngrhmfo 20638
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 20620 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑆 ∈ Ring)
213ad2ant2 1152 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ 𝐹:dom 𝐹onto𝐵) → 𝑆 ∈ Ring)
3 foelrn 7103 . . . . . . . 8 ((𝐹:dom 𝐹onto𝐵𝑥𝐵) → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎))
43ex 418 . . . . . . 7 (𝐹:dom 𝐹onto𝐵 → (𝑥𝐵 → ∃𝑎 ∈ dom 𝐹 𝑥 = (𝐹𝑎)))
5 foelrn 7103 . . . . . . . 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 3236 . . . . . 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 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
13 eqid 2762 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
1412, 13rhmf 20627 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝐹:(Base‘𝑅)⟶(Base‘𝑆))
1514fdmd 6717 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → dom 𝐹 = (Base‘𝑅))
1615eleq2d 2848 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
1715eleq2d 2848 . . . . . . . . . . . . . . . 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 2762 . . . . . . . . . . . 12 (.r𝑅) = (.r𝑅)
2512, 24crngcom 20391 . . . . . . . . . . 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 6886 . . . . . . . . 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 2762 . . . . . . . . . . 11 (.r𝑆) = (.r𝑆)
3212, 24, 31rhmmul 20632 . . . . . . . . . 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 20632 . . . . . . . . . 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 2805 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆)) ∧ (𝑎 ∈ dom 𝐹𝑏 ∈ dom 𝐹)) → ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)) = ((𝐹𝑏)(.r𝑆)(𝐹𝑎)))
40 oveq12 7425 . . . . . . . . 9 ((𝑥 = (𝐹𝑎) ∧ 𝑦 = (𝐹𝑏)) → (𝑥(.r𝑆)𝑦) = ((𝐹𝑎)(.r𝑆)(𝐹𝑏)))
41 oveq12 7425 . . . . . . . . . 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 2778 . . . . . . . 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 3220 . . . 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 3205 . 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 20392 . 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 3078  wrex 3088  dom cdm 5659  ontowfo 6535  cfv 6537  (class class class)co 7416  Basecbs 17305  .rcmulr 17347  Ringcrg 20373  CRingccrg 20374   RingHom crh 20611
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 2215  ax-ext 2734  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7739  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204
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 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-om 7866  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-er 8699  df-map 8831  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11470  df-neg 11471  df-nn 12261  df-2 12330  df-sets 17260  df-slot 17278  df-ndx 17290  df-base 17306  df-plusg 17359  df-0g 17530  df-mhm 18892  df-ghm 19342  df-cmn 19910  df-mgp 20275  df-ur 20322  df-ring 20375  df-cring 20376  df-rhm 20614
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator