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 45060
 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 12029 . . . . . 6 ℤ ∈ V
21mptex 6977 . . . . 5 (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) ∈ V
3 irinitoringc.c . . . . . . . . 9 𝐶 = (RingCat‘𝑈)
4 eqid 2758 . . . . . . . . 9 (Base‘𝐶) = (Base‘𝐶)
5 irinitoringc.u . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈𝑉)
6 eqid 2758 . . . . . . . . 9 (Hom ‘𝐶) = (Hom ‘𝐶)
73, 4, 5, 6ringchomfval 45003 . . . . . . . 8 (𝜑 → (Hom ‘𝐶) = ( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶))))
87adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (Hom ‘𝐶) = ( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶))))
98oveqd 7167 . . . . . 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 20241 . . . . . . . . . . . 12 ring ∈ Ring
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (ℤring𝑈 → ℤring ∈ Ring)
1411, 13elind 4099 . . . . . . . . . 10 (ℤring𝑈 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
1510, 14syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
163, 4, 5ringcbas 45002 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (Base‘𝐶) = (𝑈 ∩ Ring))
1715, 16eleqtrrd 2855 . . . . . . . 8 (𝜑 → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
1817adantr 484 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
19 simpr 488 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → 𝑟 ∈ (Base‘𝐶))
2018, 19ovresd 7311 . . . . . 6 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring( RingHom ↾ ((Base‘𝐶) × (Base‘𝐶)))𝑟) = (ℤring RingHom 𝑟))
2116eleq2d 2837 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑟 ∈ (Base‘𝐶) ↔ 𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring)))
22 elin 3874 . . . . . . . . . 10 (𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring) ↔ (𝑟𝑈𝑟 ∈ Ring))
2322simprbi 500 . . . . . . . . 9 (𝑟 ∈ (𝑈 ∩ Ring) → 𝑟 ∈ Ring)
2421, 23syl6bi 256 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑟 ∈ (Base‘𝐶) → 𝑟 ∈ Ring))
2524imp 410 . . . . . . 7 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → 𝑟 ∈ Ring)
26 eqid 2758 . . . . . . . 8 (.g𝑟) = (.g𝑟)
27 eqid 2758 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))
28 eqid 2758 . . . . . . . 8 (1r𝑟) = (1r𝑟)
2926, 27, 28mulgrhm2 20268 . . . . . . 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 2797 . . . . 5 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
32 sneq 4532 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) → {𝑓} = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))})
3332eqeq2d 2769 . . . . . 6 (𝑓 = (𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟))) → ((ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓} ↔ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {(𝑧 ∈ ℤ ↦ (𝑧(.g𝑟)(1r𝑟)))}))
3433spcegv 3515 . . . . 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 4623 . . . 4 (∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) ↔ ∃𝑓(ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟) = {𝑓})
3735, 36sylibr 237 . . 3 ((𝜑𝑟 ∈ (Base‘𝐶)) → ∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟))
3837ralrimiva 3113 . 2 (𝜑 → ∀𝑟 ∈ (Base‘𝐶)∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟))
393ringccat 45015 . . . 4 (𝑈𝑉𝐶 ∈ Cat)
405, 39syl 17 . . 3 (𝜑𝐶 ∈ Cat)
4112a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → ℤring ∈ Ring)
4210, 41elind 4099 . . . 4 (𝜑 → ℤring ∈ (𝑈 ∩ Ring))
4342, 16eleqtrrd 2855 . . 3 (𝜑 → ℤring ∈ (Base‘𝐶))
444, 6, 40, 43isinito 17322 . 2 (𝜑 → (ℤring ∈ (InitO‘𝐶) ↔ ∀𝑟 ∈ (Base‘𝐶)∃!𝑓 𝑓 ∈ (ℤring(Hom ‘𝐶)𝑟)))
4538, 44mpbird 260 1 (𝜑 → ℤring ∈ (InitO‘𝐶))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   = wceq 1538  ∃wex 1781   ∈ wcel 2111  ∃!weu 2587  ∀wral 3070  Vcvv 3409   ∩ cin 3857  {csn 4522   ↦ cmpt 5112   × cxp 5522   ↾ cres 5526  ‘cfv 6335  (class class class)co 7150  ℤcz 12020  Basecbs 16541  Hom chom 16634  Catccat 16993  InitOcinito 17307  .gcmg 18291  1rcur 19319  Ringcrg 19365   RingHom crh 19535  ℤringzring 20238  RingCatcringc 44994 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-rep 5156  ax-sep 5169  ax-nul 5176  ax-pow 5234  ax-pr 5298  ax-un 7459  ax-cnex 10631  ax-resscn 10632  ax-1cn 10633  ax-icn 10634  ax-addcl 10635  ax-addrcl 10636  ax-mulcl 10637  ax-mulrcl 10638  ax-mulcom 10639  ax-addass 10640  ax-mulass 10641  ax-distr 10642  ax-i2m1 10643  ax-1ne0 10644  ax-1rid 10645  ax-rnegex 10646  ax-rrecex 10647  ax-cnre 10648  ax-pre-lttri 10649  ax-pre-lttrn 10650  ax-pre-ltadd 10651  ax-pre-mulgt0 10652  ax-addf 10654  ax-mulf 10655 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3697  df-csb 3806  df-dif 3861  df-un 3863  df-in 3865  df-ss 3875  df-pss 3877  df-nul 4226  df-if 4421  df-pw 4496  df-sn 4523  df-pr 4525  df-tp 4527  df-op 4529  df-uni 4799  df-iun 4885  df-br 5033  df-opab 5095  df-mpt 5113  df-tr 5139  df-id 5430  df-eprel 5435  df-po 5443  df-so 5444  df-fr 5483  df-we 5485  df-xp 5530  df-rel 5531  df-cnv 5532  df-co 5533  df-dm 5534  df-rn 5535  df-res 5536  df-ima 5537  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6294  df-fun 6337  df-fn 6338  df-f 6339  df-f1 6340  df-fo 6341  df-f1o 6342  df-fv 6343  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-om 7580  df-1st 7693  df-2nd 7694  df-wrecs 7957  df-recs 8018  df-rdg 8056  df-1o 8112  df-er 8299  df-map 8418  df-pm 8419  df-ixp 8480  df-en 8528  df-dom 8529  df-sdom 8530  df-fin 8531  df-pnf 10715  df-mnf 10716  df-xr 10717  df-ltxr 10718  df-le 10719  df-sub 10910  df-neg 10911  df-nn 11675  df-2 11737  df-3 11738  df-4 11739  df-5 11740  df-6 11741  df-7 11742  df-8 11743  df-9 11744  df-n0 11935  df-z 12021  df-dec 12138  df-uz 12283  df-fz 12940  df-seq 13419  df-struct 16543  df-ndx 16544  df-slot 16545  df-base 16547  df-sets 16548  df-ress 16549  df-plusg 16636  df-mulr 16637  df-starv 16638  df-tset 16642  df-ple 16643  df-ds 16645  df-unif 16646  df-hom 16647  df-cco 16648  df-0g 16773  df-cat 16997  df-cid 16998  df-homf 16999  df-ssc 17139  df-resc 17140  df-subc 17141  df-inito 17310  df-estrc 17439  df-mgm 17918  df-sgrp 17967  df-mnd 17978  df-mhm 18022  df-grp 18172  df-minusg 18173  df-mulg 18292  df-subg 18343  df-ghm 18423  df-cmn 18975  df-mgp 19308  df-ur 19320  df-ring 19367  df-cring 19368  df-rnghom 19538  df-subrg 19601  df-cnfld 20167  df-zring 20239  df-ringc 44996 This theorem is referenced by:  nzerooringczr  45063
 Copyright terms: Public domain W3C validator