Theorem quscrng 20710

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 19976	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
2	1	adantr 481	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑅 ∈ Ring)
3		simpr 485	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ 𝐼)
4		quscrng.i	. . . . . 6 ⊢ 𝐼 = (LIdeal‘𝑅)
5	4	crng2idl 20709	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ CRing → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
6	5	adantr 481	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝐼 = (2Ideal‘𝑅))
7	3, 6	eleqtrd 2840	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅))
8		quscrng.u	. . . 4 ⊢ 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆))
9		eqid 2736	. . . 4 ⊢ (2Ideal‘𝑅) = (2Ideal‘𝑅)
10	8, 9	qusring 20706	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ (2Ideal‘𝑅)) → 𝑈 ∈ Ring)
11	2, 7, 10	syl2anc 584	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ Ring)
12	8	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 = (𝑅 /s (𝑅 ~QG 𝑆)))
13		eqidd 2737	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅))
14		ovexd 7392	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑅 ~QG 𝑆) ∈ V)
15	12, 13, 14, 2	qusbas 17427	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = (Base‘𝑈))
16	15	eleq2d 2823	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑥 ∈ (Base‘𝑈)))
17	15	eleq2d 2823	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → (𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) ↔ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)))
18	16, 17	anbi12d 631	. . . 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 2736	. . . . . 6 ⊢ ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆)) = ((Base‘𝑅) / (𝑅 ~QG 𝑆))
20		oveq2 7365	. . . . . . 7 ⊢ ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → (𝑥(.r‘𝑈)[𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)) = (𝑥(.r‘𝑈)𝑦))
21		oveq1 7364	. . . . . . 7 ⊢ ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆) = 𝑦 → ([𝑢](𝑅 ~QG 𝑆)(.r‘𝑈)𝑥) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥))
22	20, 21	eqeq12d 2752	. . . . . 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 7364	. . . . . . . . 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 7365	. . . . . . . . 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 2752	. . . . . . . 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 2736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
27		eqid 2736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
28	26, 27	crngcom 19982	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r‘𝑅)𝑣) = (𝑣(.r‘𝑅)𝑢))
29	28	ad4ant134 1174	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝑅)) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑢(.r‘𝑅)𝑣) = (𝑣(.r‘𝑅)𝑢))
30	29	eceq1d 8687	. . . . . . . . 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 20685	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
32	1, 31	sylan 580	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝑅))
33		eqid 2736	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑅 ~QG 𝑆) = (𝑅 ~QG 𝑆)
34	26, 33	eqger 18980	. . . . . . . . . . . 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 20704	. . . . . . . . . . . 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 584	. . . . . . . . . . 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 19981	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
39	38	3expb 1120	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
40	2, 39	sylan 580	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) ∧ (𝑐 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑑 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑐(.r‘𝑅)𝑑) ∈ (Base‘𝑅))
41		eqid 2736	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (.r‘𝑈) = (.r‘𝑈)
42	12, 13, 35, 2, 37, 40, 27, 41	qusmulval 17437	. . . . . . . . . 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 1118	. . . . . . . . 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 17437	. . . . . . . . . . 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 1118	. . . . . . . . . 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 2787	. . . . . . . 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 8723	. . . . . . 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 8723	. . . . 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 458	. . . 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 259	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ((𝑥 ∈ (Base‘𝑈) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑈)) → (𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
53	52	ralrimivv 3195	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥))
54		eqid 2736	. . 3 ⊢ (Base‘𝑈) = (Base‘𝑈)
55	54, 41	iscrng2 19983	. 2 ⊢ (𝑈 ∈ CRing ↔ (𝑈 ∈ Ring ∧ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑈)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑈)(𝑥(.r‘𝑈)𝑦) = (𝑦(.r‘𝑈)𝑥)))
56	11, 53, 55	sylanbrc 583	1 ⊢ ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑆 ∈ 𝐼) → 𝑈 ∈ CRing)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  ∀wral 3064  Vcvv 3445   class class class wbr 5105  ‘cfv 6496  (class class class)co 7357   Er wer 8645  [cec 8646   / cqs 8647  Basecbs 17083  ._rcmulr 17134   /_s cqus 17387  SubGrpcsubg 18922   ~_QG cqg 18924  Ringcrg 19964  CRingccrg 19965  LIdealclidl 20631  2Idealc2idl 20701

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-rep 5242  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-tp 4591  df-op 4593  df-uni 4866  df-int 4908  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-tpos 8157  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-1o 8412  df-er 8648  df-ec 8650  df-qs 8654  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-sup 9378  df-inf 9379  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-4 12218  df-5 12219  df-6 12220  df-7 12221  df-8 12222  df-9 12223  df-n0 12414  df-z 12500  df-dec 12619  df-uz 12764  df-fz 13425  df-struct 17019  df-sets 17036  df-slot 17054  df-ndx 17066  df-base 17084  df-ress 17113  df-plusg 17146  df-mulr 17147  df-sca 17149  df-vsca 17150  df-ip 17151  df-tset 17152  df-ple 17153  df-ds 17155  df-0g 17323  df-imas 17390  df-qus 17391  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-grp 18751  df-minusg 18752  df-sbg 18753  df-subg 18925  df-nsg 18926  df-eqg 18927  df-cmn 19564  df-abl 19565  df-mgp 19897  df-ur 19914  df-ring 19966  df-cring 19967  df-oppr 20049  df-subrg 20220  df-lmod 20324  df-lss 20393  df-lsp 20433  df-sra 20633  df-rgmod 20634  df-lidl 20635  df-rsp 20636  df-2idl 20702

This theorem is referenced by:  zncrng2  20937  qsidomlem2  32226