Theorem quscrng 20007

Description: The quotient of a commutative ring by an ideal is a commutative ring. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
quscrng.u	⊢ 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
quscrng.i	⊢ 𝐼 = (LIdeal‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
quscrng	⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ CRing)

Proof of Theorem quscrng

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑢 𝑣 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		crngring 19302	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
2	1	adantr 483	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ Ring)
3		simpr 487	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ 𝐼)
4		quscrng.i	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = (LIdeal‘𝑅)
5	4	crng2idl 20006	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
6	5	adantr 483	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
7	3, 6	eleqtrd 2915	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅))
8		quscrng.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
9		eqid 2821	. . . 4 ⊢ (2Ideal‘𝑅) = (2Ideal‘𝑅)
10	8, 9	qusring 20003	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅)) → 𝑈 ∈ Ring)
11	2, 7, 10	syl2anc 586	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
12	8	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆)))
13		eqidd 2822	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅))
14		ovexd 7185	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) ∈ V)
15	12, 13, 14, 2	qusbas 16812	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = (Base‘𝑈))
16	15	eleq2d 2898	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑥 ∈ (Base‘𝑈)))
17	15	eleq2d 2898	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)))
18	16, 17	anbi12d 632	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ↔ (𝑥 ∈ (Base‘𝑈) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈))))
19		eqid 2821	. . . . . 6 ⊢ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))
20		oveq2 7158	. . . . . . 7 ⊢ ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = (𝑥(.r‘𝑈)𝑦))
21		oveq1 7157	. . . . . . 7 ⊢ ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥))
22	20, 21	eqeq12d 2837	. . . . . 6 ⊢ ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → ((𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥) ↔ (𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
23		oveq1 7157	. . . . . . . . 9 ⊢ ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)))
24		oveq2 7158	. . . . . . . . 9 ⊢ ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥))
25	23, 24	eqeq12d 2837	. . . . . . . 8 ⊢ ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑥 → (([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥)))
26		eqid 2821	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
27		eqid 2821	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
28	26, 27	crngcom 19306	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r‘𝑅)𝑣) = (𝑣(.r‘𝑅)𝑢))
29	28	ad4ant134 1170	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r‘𝑅)𝑣) = (𝑣(.r‘𝑅)𝑢))
30	29	eceq1d 8322	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → [(𝑢(.r‘𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆) = [(𝑣(.r‘𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
31	4	lidlsubg 19982	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
32	1, 31	sylan 582	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
33		eqid 2821	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
34	26, 33	eqger 18324	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝑅))
35	32, 34	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝑅))
36	26, 33, 9, 27	2idlcpbl 20001	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅)) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐 ∧ 𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r‘𝑅)𝑑)))
37	2, 7, 36	syl2anc 586	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑎(𝑅 ~QG 𝑆)𝑐 ∧ 𝑏(𝑅 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(𝑅 ~QG 𝑆)(𝑐(.r‘𝑅)𝑑)))
38	26, 27	ringcl 19305	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
39	38	3expb 1116	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
40	2, 39	sylan 582	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
41		eqid 2821	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (.r‘𝑈) = (.r‘𝑈)
42	12, 13, 35, 2, 37, 40, 27, 41	qusmulval 16822	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑢(.r‘𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆))
43	42	3expa 1114	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑢(.r‘𝑅)𝑣)](𝑅 ~QG 𝑆))
44	12, 13, 35, 2, 37, 40, 27, 41	qusmulval 16822	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r‘𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
45	44	3expa 1114	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r‘𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
46	45	an32s 650	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = [(𝑣(.r‘𝑅)𝑢)](𝑅 ~QG 𝑆))
47	30, 43, 46	3eqtr4rd 2867	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → ([𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)[𝑣](𝑅 ~QG 𝑆)))
48	19, 25, 47	ectocld 8358	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥))
49	48	an32s 650	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥))
50	19, 22, 49	ectocld 8358	. . . . 5 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥))
51	50	expl 460	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))) → (𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
52	18, 51	sylbird 262	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑥 ∈ (Base‘𝑈) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)) → (𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
53	52	ralrimivv 3190	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥))
54		eqid 2821	. . 3 ⊢ (Base‘𝑈) = (Base‘𝑈)
55	54, 41	iscrng2 19307	. 2 ⊢ (𝑈 ∈ CRing ↔ (𝑈 ∈ Ring ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
56	11, 53, 55	sylanbrc 585	1 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ CRing)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 398   = wceq 1533   ∈ wcel 2110  ∀wral 3138  Vcvv 3495   class class class wbr 5059  ‘cfv 6350  (class class class)co 7150   Er wer 8280  [cec 8281   / cqs 8282  Basecbs 16477  ._rcmulr 16560   /_s cqus 16772  SubGrpcsubg 18267   ~_QG cqg 18269  Ringcrg 19291  CRingccrg 19292  LIdealclidl 19936  2Idealc2idl 19998

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2156  ax-12 2172  ax-ext 2793  ax-rep 5183  ax-sep 5196  ax-nul 5203  ax-pow 5259  ax-pr 5322  ax-un 7455  ax-cnex 10587  ax-resscn 10588  ax-1cn 10589  ax-icn 10590  ax-addcl 10591  ax-addrcl 10592  ax-mulcl 10593  ax-mulrcl 10594  ax-mulcom 10595  ax-addass 10596  ax-mulass 10597  ax-distr 10598  ax-i2m1 10599  ax-1ne0 10600  ax-1rid 10601  ax-rnegex 10602  ax-rrecex 10603  ax-cnre 10604  ax-pre-lttri 10605  ax-pre-lttrn 10606  ax-pre-ltadd 10607  ax-pre-mulgt0 10608

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3497  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-uni 4833  df-int 4870  df-iun 4914  df-br 5060  df-opab 5122  df-mpt 5140  df-tr 5166  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5469  df-so 5470  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5556  df-rel 5557  df-cnv 5558  df-co 5559  df-dm 5560  df-rn 5561  df-res 5562  df-ima 5563  df-pred 6143  df-ord 6189  df-on 6190  df-lim 6191  df-suc 6192  df-iota 6309  df-fun 6352  df-fn 6353  df-f 6354  df-f1 6355  df-fo 6356  df-f1o 6357  df-fv 6358  df-riota 7108  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-om 7575  df-1st 7683  df-2nd 7684  df-tpos 7886  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-1o 8096  df-oadd 8100  df-er 8283  df-ec 8285  df-qs 8289  df-en 8504  df-dom 8505  df-sdom 8506  df-fin 8507  df-sup 8900  df-inf 8901  df-pnf 10671  df-mnf 10672  df-xr 10673  df-ltxr 10674  df-le 10675  df-sub 10866  df-neg 10867  df-nn 11633  df-2 11694  df-3 11695  df-4 11696  df-5 11697  df-6 11698  df-7 11699  df-8 11700  df-9 11701  df-n0 11892  df-z 11976  df-dec 12093  df-uz 12238  df-fz 12887  df-struct 16479  df-ndx 16480  df-slot 16481  df-base 16483  df-sets 16484  df-ress 16485  df-plusg 16572  df-mulr 16573  df-sca 16575  df-vsca 16576  df-ip 16577  df-tset 16578  df-ple 16579  df-ds 16581  df-0g 16709  df-imas 16775  df-qus 16776  df-mgm 17846  df-sgrp 17895  df-mnd 17906  df-grp 18100  df-minusg 18101  df-sbg 18102  df-subg 18270  df-nsg 18271  df-eqg 18272  df-cmn 18902  df-abl 18903  df-mgp 19234  df-ur 19246  df-ring 19293  df-cring 19294  df-oppr 19367  df-subrg 19527  df-lmod 19630  df-lss 19698  df-lsp 19738  df-sra 19938  df-rgmod 19939  df-lidl 19940  df-rsp 19941  df-2idl 19999

This theorem is referenced by:  zncrng2  20675  qsidomlem2  30961