Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  prmidl0 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem prmidl0 32600
Description: The zero ideal of a commutative ring 𝑅 is a prime ideal if and only if 𝑅 is an integral domain. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Jun-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
prmidl0.1 0 = (0gβ€˜π‘…)
Assertion
Ref Expression
prmidl0 ((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…)) ↔ 𝑅 ∈ IDomn)

Proof of Theorem prmidl0
Dummy variables π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-3an 1090 . . . 4 (({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 }))) ↔ (({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…)) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 }))))
2 crngring 20068 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
32ad2antrr 725 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ 𝑅 ∈ Ring)
4 0ringnnzr 20302 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑅 ∈ Ring β†’ ((β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = 1 ↔ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing))
54biimpar 479 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑅 ∈ Ring ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = 1)
63, 5sylancom 589 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = 1)
7 eqid 2733 . . . . . . . . . . . 12 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)
8 prmidl0.1 . . . . . . . . . . . 12 0 = (0gβ€˜π‘…)
97, 80ring 20303 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = 1) β†’ (Baseβ€˜π‘…) = { 0 })
103, 6, 9syl2anc 585 . . . . . . . . . 10 (((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ (Baseβ€˜π‘…) = { 0 })
1110eqcomd 2739 . . . . . . . . 9 (((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ { 0 } = (Baseβ€˜π‘…))
1211ex 414 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) β†’ (Β¬ 𝑅 ∈ NzRing β†’ { 0 } = (Baseβ€˜π‘…)))
1312necon1ad 2958 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) β†’ ({ 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) β†’ 𝑅 ∈ NzRing))
1413impr 456 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…))) β†’ 𝑅 ∈ NzRing)
15 nzrring 20295 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ NzRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
16 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (LIdealβ€˜π‘…) = (LIdealβ€˜π‘…)
1716, 8lidl0 20844 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring β†’ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
1815, 17syl 17 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ NzRing β†’ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
198fvexi 6906 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ V
20 hashsng 14329 . . . . . . . . . . . . 13 ( 0 ∈ V β†’ (β™―β€˜{ 0 }) = 1)
2119, 20ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (β™―β€˜{ 0 }) = 1
22 1re 11214 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ
2321, 22eqeltri 2830 . . . . . . . . . . 11 (β™―β€˜{ 0 }) ∈ ℝ
2423a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) ∈ ℝ)
257isnzr2hash 20298 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ NzRing ↔ (𝑅 ∈ Ring ∧ 1 < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…))))
2625simprbi 498 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ NzRing β†’ 1 < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
2721, 26eqbrtrid 5184 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
2824, 27ltned 11350 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) β‰  (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
29 fveq2 6892 . . . . . . . . . 10 ({ 0 } = (Baseβ€˜π‘…) β†’ (β™―β€˜{ 0 }) = (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
3029necon3i 2974 . . . . . . . . 9 ((β™―β€˜{ 0 }) β‰  (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)) β†’ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…))
3128, 30syl 17 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ NzRing β†’ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…))
3218, 31jca 513 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ NzRing β†’ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…)))
3332adantl 483 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…)))
3414, 33impbida 800 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ (({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…)) ↔ 𝑅 ∈ NzRing))
3519elsn2 4668 . . . . . . . 8 ((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } ↔ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 )
36 velsn 4645 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ { 0 } ↔ π‘₯ = 0 )
37 velsn 4645 . . . . . . . . 9 (𝑦 ∈ { 0 } ↔ 𝑦 = 0 )
3836, 37orbi12i 914 . . . . . . . 8 ((π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 }) ↔ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 ))
3935, 38imbi12i 351 . . . . . . 7 (((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })) ↔ ((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))
40392ralbii 3129 . . . . . 6 (βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))
4140a1i 11 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })) ↔ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 ))))
4234, 41anbi12d 632 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ ((({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…)) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 }))) ↔ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))))
431, 42bitrid 283 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ (({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 }))) ↔ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))))
4443pm5.32i 576 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })))) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))))
45 eqid 2733 . . . 4 (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘…)
467, 45isprmidlc 32597 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ ({ 0 } ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…) ↔ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })))))
4746pm5.32i 576 . 2 ((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…)) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ ({ 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ { 0 } β‰  (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } β†’ (π‘₯ ∈ { 0 } ∨ 𝑦 ∈ { 0 })))))
48 df-idom 20901 . . . 4 IDomn = (CRing ∩ Domn)
4948eleq2i 2826 . . 3 (𝑅 ∈ IDomn ↔ 𝑅 ∈ (CRing ∩ Domn))
50 elin 3965 . . 3 (𝑅 ∈ (CRing ∩ Domn) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑅 ∈ Domn))
517, 45, 8isdomn 20910 . . . 4 (𝑅 ∈ Domn ↔ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 ))))
5251anbi2i 624 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑅 ∈ Domn) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))))
5349, 50, 523bitri 297 . 2 (𝑅 ∈ IDomn ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ (𝑅 ∈ NzRing ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)βˆ€π‘¦ ∈ (Baseβ€˜π‘…)((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 β†’ (π‘₯ = 0 ∨ 𝑦 = 0 )))))
5444, 47, 533bitr4i 303 1 ((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…)) ↔ 𝑅 ∈ IDomn)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  Β¬ wn 3   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   ∨ wo 846   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107   β‰  wne 2941  βˆ€wral 3062  Vcvv 3475   ∩ cin 3948  {csn 4629   class class class wbr 5149  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  β„cr 11109  1c1 11111   < clt 11248  β™―chash 14290  Basecbs 17144  .rcmulr 17198  0gc0g 17385  Ringcrg 20056  CRingccrg 20057  NzRingcnzr 20291  LIdealclidl 20783  Domncdomn 20896  IDomncidom 20897  PrmIdealcprmidl 32584
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-oadd 8470  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-dju 9896  df-card 9934  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-4 12277  df-5 12278  df-6 12279  df-7 12280  df-8 12281  df-n0 12473  df-xnn0 12545  df-z 12559  df-uz 12823  df-fz 13485  df-hash 14291  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-mulr 17211  df-sca 17213  df-vsca 17214  df-ip 17215  df-0g 17387  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-grp 18822  df-minusg 18823  df-sbg 18824  df-subg 19003  df-cmn 19650  df-mgp 19988  df-ur 20005  df-ring 20058  df-cring 20059  df-nzr 20292  df-subrg 20317  df-lmod 20473  df-lss 20543  df-lsp 20583  df-sra 20785  df-rgmod 20786  df-lidl 20787  df-rsp 20788  df-domn 20900  df-idom 20901  df-prmidl 32585
This theorem is referenced by:  ply1annprmidl  32799
  Copyright terms: Public domain W3C validator