Users' Mathboxes Mathbox for Alexander van der Vekens < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  irinitoringc Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem irinitoringc 42738
Description: The ring of integers is an initial object in the category of unital rings (within a universe containing the ring of integers). Example 7.2 (6) of [Adamek] p. 101 , and example in [Lang] p. 58. (Contributed by AV, 3-Apr-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
irinitoringc.u (𝜑𝑈𝑉)
irinitoringc.z (𝜑 → ℤring𝑈)
irinitoringc.c 𝐶 = (RingCat‘𝑈)
Assertion
Ref Expression
irinitoringc (𝜑 → ℤring ∈ (InitO‘𝐶))

Proof of Theorem irinitoringc
Dummy variables 𝑓 𝑟 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zex 11633 . . . . . 6 ℤ ∈ V
21mptex 6679 . . . . 5 (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) ∈ V
3 irinitoringc.c . . . . . . . . 9 𝐶 = (RingCat‘𝑈)
4 eqid 2765 . . . . . . . . 9 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
5 irinitoringc.u . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈𝑉)
6 eqid 2765 . . . . . . . . 9 (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
73, 4, 5, 6ringchomfval 42681 . . . . . . . 8 (𝜑 → (Hom ‘𝐶) = ( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶))))
87adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (Hom ‘𝐶) = ( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶))))
98oveqd 6859 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = (ℤring( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶)))𝑟))
10 irinitoringc.z . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ℤring𝑈)
11 id 22 . . . . . . . . . . 11 (ℤring𝑈 → ℤring𝑈)
12 zringring 20094 . . . . . . . . . . . 12 ring ∈ Ring
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (ℤring𝑈 → ℤring ∈ Ring)
1411, 13elind 3960 . . . . . . . . . 10 (ℤring𝑈 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
1510, 14syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
163, 4, 5ringcbas 42680 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (Base‘𝐶) = (𝑈 ∩ Ring))
1715, 16eleqtrrd 2847 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
1817adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
19 simpr 477 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → 𝑟 ∈ (Base‘𝐶))
2018, 19ovresd 6999 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶)))𝑟) = (ℤring RingHom 𝑟))
2116eleq2d 2830 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ (Base‘𝐶) ↔ 𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring)))
22 elin 3958 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring) ↔ (𝑟𝑈𝑟 ∈ Ring))
2322simprbi 490 . . . . . . . . 9 (𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring) → 𝑟 ∈ Ring)
2421, 23syl6bi 244 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ (Base‘𝐶) → 𝑟 ∈ Ring))
2524imp 395 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → 𝑟 ∈ Ring)
26 eqid 2765 . . . . . . . 8 (.g𝑟) = (.g𝑟)
27 eqid 2765 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))
28 eqid 2765 . . . . . . . 8 (1r𝑟) = (1r𝑟)
2926, 27, 28mulgrhm2 20120 . . . . . . 7 (𝑟 ∈ Ring → (ℤring RingHom 𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
3025, 29syl 17 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring RingHom 𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
319, 20, 303eqtrd 2803 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
32 sneq 4344 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) → {𝑓} = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
3332eqeq2d 2775 . . . . . 6 (𝑓 = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) → ((ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓} ↔ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))}))
3433spcegv 3446 . . . . 5 ((𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) ∈ V → ((ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))} → ∃𝑓(ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓}))
352, 31, 34mpsyl 68 . . . 4 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → ∃𝑓(ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓})
36 eusn 4420 . . . 4 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) ↔ ∃𝑓(ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓})
3735, 36sylibr 225 . . 3 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟))
3837ralrimiva 3113 . 2 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (Base‘𝐶)∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟))
393ringccat 42693 . . . 4 (𝑈𝑉𝐶 ∈ Cat)
405, 39syl 17 . . 3 (𝜑𝐶 ∈ Cat)
4112a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → ℤring ∈ Ring)
4210, 41elind 3960 . . . 4 (𝜑 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
4342, 16eleqtrrd 2847 . . 3 (𝜑 → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
444, 6, 40, 43isinito 16915 . 2 (𝜑 → (ℤring ∈ (InitO‘𝐶) ↔ ∀𝑟 ∈ (Base‘𝐶)∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟)))
4538, 44mpbird 248 1 (𝜑 → ℤring ∈ (InitO‘𝐶))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384   = wceq 1652  wex 1874  wcel 2155  ∃!weu 2581  wral 3055  Vcvv 3350  cin 3731  {csn 4334  cmpt 4888   × cxp 5275  cres 5279  cfv 6068  (class class class)co 6842  cz 11624  Basecbs 16130  Hom chom 16225  Catccat 16590  InitOcinito 16903  .gcmg 17807  1rcur 18768  Ringcrg 18814   RingHom crh 18981  ringzring 20091  RingCatcringc 42672
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2070  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-inf2 8753  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266  ax-addf 10268  ax-mulf 10269
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-fal 1666  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2063  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-oadd 7768  df-er 7947  df-map 8062  df-pm 8063  df-ixp 8114  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-7 11340  df-8 11341  df-9 11342  df-n0 11539  df-z 11625  df-dec 11741  df-uz 11887  df-fz 12534  df-seq 13009  df-struct 16132  df-ndx 16133  df-slot 16134  df-base 16136  df-sets 16137  df-ress 16138  df-plusg 16227  df-mulr 16228  df-starv 16229  df-tset 16233  df-ple 16234  df-ds 16236  df-unif 16237  df-hom 16238  df-cco 16239  df-0g 16368  df-cat 16594  df-cid 16595  df-homf 16596  df-ssc 16735  df-resc 16736  df-subc 16737  df-inito 16906  df-estrc 17028  df-mgm 17508  df-sgrp 17550  df-mnd 17561  df-mhm 17601  df-grp 17692  df-minusg 17693  df-mulg 17808  df-subg 17855  df-ghm 17922  df-cmn 18461  df-mgp 18757  df-ur 18769  df-ring 18816  df-cring 18817  df-rnghom 18984  df-subrg 19047  df-cnfld 20020  df-zring 20092  df-ringc 42674
This theorem is referenced by:  nzerooringczr  42741
  Copyright terms: Public domain W3C validator