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 32558
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 20062 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
32ad2antrr 725 . . . . . . . . . . 11 (((𝑅 ∈ CRing ∧ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) ∧ Β¬ 𝑅 ∈ NzRing) β†’ 𝑅 ∈ Ring)
4 0ringnnzr 20295 . . . . . . . . . . . . 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 20296 . . . . . . . . . . 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 20288 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ NzRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
16 eqid 2733 . . . . . . . . . 10 (LIdealβ€˜π‘…) = (LIdealβ€˜π‘…)
1716, 8lidl0 20837 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ Ring β†’ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
1815, 17syl 17 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ NzRing β†’ { 0 } ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
198fvexi 6903 . . . . . . . . . . . . 13 0 ∈ V
20 hashsng 14326 . . . . . . . . . . . . 13 ( 0 ∈ V β†’ (β™―β€˜{ 0 }) = 1)
2119, 20ax-mp 5 . . . . . . . . . . . 12 (β™―β€˜{ 0 }) = 1
22 1re 11211 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℝ
2321, 22eqeltri 2830 . . . . . . . . . . 11 (β™―β€˜{ 0 }) ∈ ℝ
2423a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) ∈ ℝ)
257isnzr2hash 20291 . . . . . . . . . . . 12 (𝑅 ∈ NzRing ↔ (𝑅 ∈ Ring ∧ 1 < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…))))
2625simprbi 498 . . . . . . . . . . 11 (𝑅 ∈ NzRing β†’ 1 < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
2721, 26eqbrtrid 5183 . . . . . . . . . 10 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) < (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
2824, 27ltned 11347 . . . . . . . . 9 (𝑅 ∈ NzRing β†’ (β™―β€˜{ 0 }) β‰  (β™―β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
29 fveq2 6889 . . . . . . . . . 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 4667 . . . . . . . 8 ((π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ { 0 } ↔ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = 0 )
36 velsn 4644 . . . . . . . . 9 (π‘₯ ∈ { 0 } ↔ π‘₯ = 0 )
37 velsn 4644 . . . . . . . . 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 32555 . . 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 20894 . . . 4 IDomn = (CRing ∩ Domn)
4948eleq2i 2826 . . 3 (𝑅 ∈ IDomn ↔ 𝑅 ∈ (CRing ∩ Domn))
50 elin 3964 . . 3 (𝑅 ∈ (CRing ∩ Domn) ↔ (𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑅 ∈ Domn))
517, 45, 8isdomn 20903 . . . 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 3947  {csn 4628   class class class wbr 5148  β€˜cfv 6541  (class class class)co 7406  β„cr 11106  1c1 11108   < clt 11245  β™―chash 14287  Basecbs 17141  .rcmulr 17195  0gc0g 17382  Ringcrg 20050  CRingccrg 20051  NzRingcnzr 20284  LIdealclidl 20776  Domncdomn 20889  IDomncidom 20890  PrmIdealcprmidl 32542
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 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7722  ax-cnex 11163  ax-resscn 11164  ax-1cn 11165  ax-icn 11166  ax-addcl 11167  ax-addrcl 11168  ax-mulcl 11169  ax-mulrcl 11170  ax-mulcom 11171  ax-addass 11172  ax-mulass 11173  ax-distr 11174  ax-i2m1 11175  ax-1ne0 11176  ax-1rid 11177  ax-rnegex 11178  ax-rrecex 11179  ax-cnre 11180  ax-pre-lttri 11181  ax-pre-lttrn 11182  ax-pre-ltadd 11183  ax-pre-mulgt0 11184
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 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6298  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6493  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-riota 7362  df-ov 7409  df-oprab 7410  df-mpo 7411  df-om 7853  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8368  df-rdg 8407  df-1o 8463  df-oadd 8467  df-er 8700  df-en 8937  df-dom 8938  df-sdom 8939  df-fin 8940  df-dju 9893  df-card 9931  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11443  df-neg 11444  df-nn 12210  df-2 12272  df-3 12273  df-4 12274  df-5 12275  df-6 12276  df-7 12277  df-8 12278  df-n0 12470  df-xnn0 12542  df-z 12556  df-uz 12820  df-fz 13482  df-hash 14288  df-sets 17094  df-slot 17112  df-ndx 17124  df-base 17142  df-ress 17171  df-plusg 17207  df-mulr 17208  df-sca 17210  df-vsca 17211  df-ip 17212  df-0g 17384  df-mgm 18558  df-sgrp 18607  df-mnd 18623  df-grp 18819  df-minusg 18820  df-sbg 18821  df-subg 18998  df-cmn 19645  df-mgp 19983  df-ur 20000  df-ring 20052  df-cring 20053  df-nzr 20285  df-subrg 20354  df-lmod 20466  df-lss 20536  df-lsp 20576  df-sra 20778  df-rgmod 20779  df-lidl 20780  df-rsp 20781  df-domn 20893  df-idom 20894  df-prmidl 32543
This theorem is referenced by:  ply1annprmidl  32757
  Copyright terms: Public domain W3C validator