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

Theorem irinitoringc 21385
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 (πœ‘ β†’ π‘ˆ ∈ 𝑉)
irinitoringc.z (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ π‘ˆ)
irinitoringc.c 𝐢 = (RingCatβ€˜π‘ˆ)
Assertion
Ref Expression
irinitoringc (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (InitOβ€˜πΆ))

Proof of Theorem irinitoringc
Dummy variables 𝑓 π‘Ÿ 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 zex 12583 . . . . . 6 β„€ ∈ V
21mptex 7229 . . . . 5 (𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ))) ∈ V
3 irinitoringc.c . . . . . . . . 9 𝐢 = (RingCatβ€˜π‘ˆ)
4 eqid 2727 . . . . . . . . 9 (Baseβ€˜πΆ) = (Baseβ€˜πΆ)
5 irinitoringc.u . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ π‘ˆ ∈ 𝑉)
6 eqid 2727 . . . . . . . . 9 (Hom β€˜πΆ) = (Hom β€˜πΆ)
73, 4, 5, 6ringchomfval 20566 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (Hom β€˜πΆ) = ( RingHom β†Ύ ((Baseβ€˜πΆ) Γ— (Baseβ€˜πΆ))))
87adantr 480 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (Hom β€˜πΆ) = ( RingHom β†Ύ ((Baseβ€˜πΆ) Γ— (Baseβ€˜πΆ))))
98oveqd 7431 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = (β„€ring( RingHom β†Ύ ((Baseβ€˜πΆ) Γ— (Baseβ€˜πΆ)))π‘Ÿ))
10 irinitoringc.z . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ π‘ˆ)
11 id 22 . . . . . . . . . . 11 (β„€ring ∈ π‘ˆ β†’ β„€ring ∈ π‘ˆ)
12 zringring 21355 . . . . . . . . . . . 12 β„€ring ∈ Ring
1312a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (β„€ring ∈ π‘ˆ β†’ β„€ring ∈ Ring)
1411, 13elind 4190 . . . . . . . . . 10 (β„€ring ∈ π‘ˆ β†’ β„€ring ∈ (π‘ˆ ∩ Ring))
1510, 14syl 17 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (π‘ˆ ∩ Ring))
163, 4, 5ringcbas 20565 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜πΆ) = (π‘ˆ ∩ Ring))
1715, 16eleqtrrd 2831 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (Baseβ€˜πΆ))
1817adantr 480 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ β„€ring ∈ (Baseβ€˜πΆ))
19 simpr 484 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ))
2018, 19ovresd 7580 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (β„€ring( RingHom β†Ύ ((Baseβ€˜πΆ) Γ— (Baseβ€˜πΆ)))π‘Ÿ) = (β„€ring RingHom π‘Ÿ))
2116eleq2d 2814 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ) ↔ π‘Ÿ ∈ (π‘ˆ ∩ Ring)))
22 elin 3960 . . . . . . . . . 10 (π‘Ÿ ∈ (π‘ˆ ∩ Ring) ↔ (π‘Ÿ ∈ π‘ˆ ∧ π‘Ÿ ∈ Ring))
2322simprbi 496 . . . . . . . . 9 (π‘Ÿ ∈ (π‘ˆ ∩ Ring) β†’ π‘Ÿ ∈ Ring)
2421, 23biimtrdi 252 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ) β†’ π‘Ÿ ∈ Ring))
2524imp 406 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ π‘Ÿ ∈ Ring)
26 eqid 2727 . . . . . . . 8 (.gβ€˜π‘Ÿ) = (.gβ€˜π‘Ÿ)
27 eqid 2727 . . . . . . . 8 (𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ))) = (𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))
28 eqid 2727 . . . . . . . 8 (1rβ€˜π‘Ÿ) = (1rβ€˜π‘Ÿ)
2926, 27, 28mulgrhm2 21384 . . . . . . 7 (π‘Ÿ ∈ Ring β†’ (β„€ring RingHom π‘Ÿ) = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))})
3025, 29syl 17 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (β„€ring RingHom π‘Ÿ) = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))})
319, 20, 303eqtrd 2771 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))})
32 sneq 4634 . . . . . . 7 (𝑓 = (𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ))) β†’ {𝑓} = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))})
3332eqeq2d 2738 . . . . . 6 (𝑓 = (𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ))) β†’ ((β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {𝑓} ↔ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))}))
3433spcegv 3582 . . . . 5 ((𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ))) ∈ V β†’ ((β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {(𝑧 ∈ β„€ ↦ (𝑧(.gβ€˜π‘Ÿ)(1rβ€˜π‘Ÿ)))} β†’ βˆƒπ‘“(β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {𝑓}))
352, 31, 34mpsyl 68 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ βˆƒπ‘“(β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {𝑓})
36 eusn 4730 . . . 4 (βˆƒ!𝑓 𝑓 ∈ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) ↔ βˆƒπ‘“(β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ) = {𝑓})
3735, 36sylibr 233 . . 3 ((πœ‘ ∧ π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)) β†’ βˆƒ!𝑓 𝑓 ∈ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ))
3837ralrimiva 3141 . 2 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)βˆƒ!𝑓 𝑓 ∈ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ))
393ringccat 20578 . . . 4 (π‘ˆ ∈ 𝑉 β†’ 𝐢 ∈ Cat)
405, 39syl 17 . . 3 (πœ‘ β†’ 𝐢 ∈ Cat)
4112a1i 11 . . . . 5 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ Ring)
4210, 41elind 4190 . . . 4 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (π‘ˆ ∩ Ring))
4342, 16eleqtrrd 2831 . . 3 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (Baseβ€˜πΆ))
444, 6, 40, 43isinito 17970 . 2 (πœ‘ β†’ (β„€ring ∈ (InitOβ€˜πΆ) ↔ βˆ€π‘Ÿ ∈ (Baseβ€˜πΆ)βˆƒ!𝑓 𝑓 ∈ (β„€ring(Hom β€˜πΆ)π‘Ÿ)))
4538, 44mpbird 257 1 (πœ‘ β†’ β„€ring ∈ (InitOβ€˜πΆ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1534  βˆƒwex 1774   ∈ wcel 2099  βˆƒ!weu 2557  βˆ€wral 3056  Vcvv 3469   ∩ cin 3943  {csn 4624   ↦ cmpt 5225   Γ— cxp 5670   β†Ύ cres 5674  β€˜cfv 6542  (class class class)co 7414  β„€cz 12574  Basecbs 17165  Hom chom 17229  Catccat 17629  InitOcinito 17955  .gcmg 19007  1rcur 20105  Ringcrg 20157   RingHom crh 20390  RingCatcringc 20560  β„€ringczring 21352
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7732  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  ax-addf 11203  ax-mulf 11204
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4904  df-iun 4993  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-om 7863  df-1st 7985  df-2nd 7986  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8478  df-er 8716  df-map 8836  df-pm 8837  df-ixp 8906  df-en 8954  df-dom 8955  df-sdom 8956  df-fin 8957  df-pnf 11266  df-mnf 11267  df-xr 11268  df-ltxr 11269  df-le 11270  df-sub 11462  df-neg 11463  df-nn 12229  df-2 12291  df-3 12292  df-4 12293  df-5 12294  df-6 12295  df-7 12296  df-8 12297  df-9 12298  df-n0 12489  df-z 12575  df-dec 12694  df-uz 12839  df-fz 13503  df-seq 13985  df-struct 17101  df-sets 17118  df-slot 17136  df-ndx 17148  df-base 17166  df-ress 17195  df-plusg 17231  df-mulr 17232  df-starv 17233  df-tset 17237  df-ple 17238  df-ds 17240  df-unif 17241  df-hom 17242  df-cco 17243  df-0g 17408  df-cat 17633  df-cid 17634  df-homf 17635  df-ssc 17778  df-resc 17779  df-subc 17780  df-inito 17958  df-estrc 18098  df-mgm 18585  df-sgrp 18664  df-mnd 18680  df-mhm 18725  df-grp 18878  df-minusg 18879  df-mulg 19008  df-subg 19062  df-ghm 19152  df-cmn 19721  df-abl 19722  df-mgp 20059  df-rng 20077  df-ur 20106  df-ring 20159  df-cring 20160  df-rhm 20393  df-subrng 20465  df-subrg 20490  df-ringc 20561  df-cnfld 21260  df-zring 21353
This theorem is referenced by:  nzerooringczr  21386
  Copyright terms: Public domain W3C validator