Theorem isrim0 20401

Description: A ring isomorphism is a homomorphism whose converse is also a homomorphism. Compare isgim2 19178. (Contributed by AV, 22-Oct-2019.) Remove sethood antecedent. (Revised by SN, 10-Jan-2025.)

Assertion

Ref	Expression
isrim0	⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingIso 𝑆) ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)))

Proof of Theorem isrim0

Dummy variables 𝑓 𝑟 𝑠 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rimrcl 20400	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingIso 𝑆) → (𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V))
2		rhmrcl1 20395	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑅 ∈ Ring)
3	2	elexd 3460	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑅 ∈ V)
4		rhmrcl2 20396	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑆 ∈ Ring)
5	4	elexd 3460	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → 𝑆 ∈ V)
6	3, 5	jca 511	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) → (𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V))
7	6	adantr 480	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)) → (𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V))
8		df-rim 20392	. . . . . 6 ⊢ RingIso = (𝑟 ∈ V, 𝑠 ∈ V ↦ {𝑓 ∈ (𝑟 RingHom 𝑠) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑠 RingHom 𝑟)})
9	8	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → RingIso = (𝑟 ∈ V, 𝑠 ∈ V ↦ {𝑓 ∈ (𝑟 RingHom 𝑠) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑠 RingHom 𝑟)}))
10		oveq12 7355	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆) → (𝑟 RingHom 𝑠) = (𝑅 RingHom 𝑆))
11	10	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) ∧ (𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆)) → (𝑟 RingHom 𝑠) = (𝑅 RingHom 𝑆))
12		oveq12 7355	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑠 = 𝑆 ∧ 𝑟 = 𝑅) → (𝑠 RingHom 𝑟) = (𝑆 RingHom 𝑅))
13	12	ancoms 458	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆) → (𝑠 RingHom 𝑟) = (𝑆 RingHom 𝑅))
14	13	adantl 481	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) ∧ (𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆)) → (𝑠 RingHom 𝑟) = (𝑆 RingHom 𝑅))
15	14	eleq2d 2817	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) ∧ (𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆)) → (◡𝑓 ∈ (𝑠 RingHom 𝑟) ↔ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)))
16	11, 15	rabeqbidv 3413	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) ∧ (𝑟 = 𝑅 ∧ 𝑠 = 𝑆)) → {𝑓 ∈ (𝑟 RingHom 𝑠) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑠 RingHom 𝑟)} = {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)})
17		simpl 482	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → 𝑅 ∈ V)
18		simpr 484	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → 𝑆 ∈ V)
19		ovex 7379	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 RingHom 𝑆) ∈ V
20	19	rabex 5277	. . . . . 6 ⊢ {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)} ∈ V
21	20	a1i 11	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)} ∈ V)
22	9, 16, 17, 18, 21	ovmpod 7498	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝑅 RingIso 𝑆) = {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)})
23	22	eleq2d 2817	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝐹 ∈ (𝑅 RingIso 𝑆) ↔ 𝐹 ∈ {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)}))
24		cnveq 5813	. . . . 5 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → ◡𝑓 = ◡𝐹)
25	24	eleq1d 2816	. . . 4 ⊢ (𝑓 = 𝐹 → (◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅) ↔ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)))
26	25	elrab 3647	. . 3 ⊢ (𝐹 ∈ {𝑓 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∣ ◡𝑓 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)} ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)))
27	23, 26	bitrdi 287	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ V ∧ 𝑆 ∈ V) → (𝐹 ∈ (𝑅 RingIso 𝑆) ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅))))
28	1, 7, 27	pm5.21nii 378	1 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑅 RingIso 𝑆) ↔ (𝐹 ∈ (𝑅 RingHom 𝑆) ∧ ◡𝐹 ∈ (𝑆 RingHom 𝑅)))

Syntax hints:   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111  {crab 3395  Vcvv 3436  ^◡ccnv 5615  (class class class)co 7346   ∈ cmpo 7348  Ringcrg 20152   RingHom crh 20388   RingIso crs 20389

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-op 4583  df-uni 4860  df-iun 4943  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-er 8622  df-map 8752  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-nn 12126  df-2 12188  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-plusg 17174  df-0g 17345  df-mhm 18691  df-ghm 19126  df-mgp 20060  df-ur 20101  df-ring 20154  df-rhm 20391  df-rim 20392

This theorem is referenced by:  isrim  20410  rimrhm  20412  ringcinv  20587  rimcnv  42556  rimco  42557  ringcinvALTV  48347