MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  rng2idl1cntr Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rng2idl1cntr 21194
Description: The unity of a two-sided ideal of a non-unital ring is central, i.e., an element of the center of the multiplicative semigroup of the non-unital ring. This is part of the proof given in MathOverflow, which seems to be sufficient to show that 𝐹 given below (see rngqiprngimf 21186) is an isomorphism. In our proof, however we show that 𝐹 is linear regarding the multiplication (rngqiprnglin 21191) via rngqiprnglinlem1 21180 instead. (Contributed by AV, 13-Feb-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
rng2idl1cntr.r (πœ‘ β†’ 𝑅 ∈ Rng)
rng2idl1cntr.i (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ (2Idealβ€˜π‘…))
rng2idl1cntr.j 𝐽 = (𝑅 β†Ύs 𝐼)
rng2idl1cntr.u (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Ring)
rng2idl1cntr.1 1 = (1rβ€˜π½)
rng2idl1cntr.m 𝑀 = (mulGrpβ€˜π‘…)
Assertion
Ref Expression
rng2idl1cntr (πœ‘ β†’ 1 ∈ (Cntrβ€˜π‘€))

Proof of Theorem rng2idl1cntr
Dummy variable π‘₯ is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rng2idl1cntr.j . . . . 5 𝐽 = (𝑅 β†Ύs 𝐼)
2 eqid 2725 . . . . 5 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)
31, 2ressbasss 17213 . . . 4 (Baseβ€˜π½) βŠ† (Baseβ€˜π‘…)
4 rng2idl1cntr.u . . . . 5 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Ring)
5 eqid 2725 . . . . . 6 (Baseβ€˜π½) = (Baseβ€˜π½)
6 rng2idl1cntr.1 . . . . . 6 1 = (1rβ€˜π½)
75, 6ringidcl 20201 . . . . 5 (𝐽 ∈ Ring β†’ 1 ∈ (Baseβ€˜π½))
84, 7syl 17 . . . 4 (πœ‘ β†’ 1 ∈ (Baseβ€˜π½))
93, 8sselid 3971 . . 3 (πœ‘ β†’ 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…))
10 rng2idl1cntr.r . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝑅 ∈ Rng)
1110adantr 479 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ 𝑅 ∈ Rng)
129adantr 479 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…))
13 simpr 483 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…))
14 eqid 2725 . . . . . . 7 (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘…)
152, 14rngass 20098 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Rng ∧ ( 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…))) β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )))
1611, 12, 13, 12, 15syl13anc 1369 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )))
17 eqid 2725 . . . . . . 7 (.rβ€˜π½) = (.rβ€˜π½)
184adantr 479 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ 𝐽 ∈ Ring)
19 rng2idl1cntr.i . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ (2Idealβ€˜π‘…))
2010, 19, 1, 4, 2, 14, 6rngqiprngghmlem1 21176 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) ∈ (Baseβ€˜π½))
215, 17, 6, 18, 20ringridmd 20208 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π½) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯))
221, 14ressmulr 17282 . . . . . . . . . 10 (𝐼 ∈ (2Idealβ€˜π‘…) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π½))
2319, 22syl 17 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π½))
2423oveqd 7430 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π½) 1 ))
2524eqeq1d 2727 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ ((( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) ↔ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π½) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)))
2625adantr 479 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ((( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) ↔ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π½) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)))
2721, 26mpbird 256 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯)(.rβ€˜π‘…) 1 ) = ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯))
28192idllidld 21147 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
29 eqid 2725 . . . . . . . . . . . 12 (LIdealβ€˜π‘…) = (LIdealβ€˜π‘…)
302, 29lidlss 21107 . . . . . . . . . . 11 (𝐼 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) β†’ 𝐼 βŠ† (Baseβ€˜π‘…))
311, 2ressbas2 17212 . . . . . . . . . . . 12 (𝐼 βŠ† (Baseβ€˜π‘…) β†’ 𝐼 = (Baseβ€˜π½))
3231eqcomd 2731 . . . . . . . . . . 11 (𝐼 βŠ† (Baseβ€˜π‘…) β†’ (Baseβ€˜π½) = 𝐼)
3328, 30, 323syl 18 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π½) = 𝐼)
3433, 28eqeltrd 2825 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π½) ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
3519, 1, 52idlbas 21156 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π½) = 𝐼)
36 ringrng 20220 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐽 ∈ Ring β†’ 𝐽 ∈ Rng)
374, 36syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (πœ‘ β†’ 𝐽 ∈ Rng)
381, 37eqeltrrid 2830 . . . . . . . . . . . 12 (πœ‘ β†’ (𝑅 β†Ύs 𝐼) ∈ Rng)
3910, 19, 38rng2idlsubrng 21158 . . . . . . . . . . 11 (πœ‘ β†’ 𝐼 ∈ (SubRngβ€˜π‘…))
4035, 39eqeltrd 2825 . . . . . . . . . 10 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π½) ∈ (SubRngβ€˜π‘…))
41 subrngsubg 20488 . . . . . . . . . 10 ((Baseβ€˜π½) ∈ (SubRngβ€˜π‘…) β†’ (Baseβ€˜π½) ∈ (SubGrpβ€˜π‘…))
42 eqid 2725 . . . . . . . . . . 11 (0gβ€˜π‘…) = (0gβ€˜π‘…)
4342subg0cl 19088 . . . . . . . . . 10 ((Baseβ€˜π½) ∈ (SubGrpβ€˜π‘…) β†’ (0gβ€˜π‘…) ∈ (Baseβ€˜π½))
4440, 41, 433syl 18 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (0gβ€˜π‘…) ∈ (Baseβ€˜π½))
4510, 34, 443jca 1125 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ (𝑅 ∈ Rng ∧ (Baseβ€˜π½) ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ (0gβ€˜π‘…) ∈ (Baseβ€˜π½)))
468anim1ci 614 . . . . . . . 8 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ 1 ∈ (Baseβ€˜π½)))
4742, 2, 14, 29rnglidlmcl 21111 . . . . . . . 8 (((𝑅 ∈ Rng ∧ (Baseβ€˜π½) ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ∧ (0gβ€˜π‘…) ∈ (Baseβ€˜π½)) ∧ (π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ 1 ∈ (Baseβ€˜π½))) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ) ∈ (Baseβ€˜π½))
4845, 46, 47syl2an2r 683 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ) ∈ (Baseβ€˜π½))
495, 17, 6, 18, 48ringlidmd 20207 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ( 1 (.rβ€˜π½)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))
5023oveqd 7430 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = ( 1 (.rβ€˜π½)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )))
5150eqeq1d 2727 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ) ↔ ( 1 (.rβ€˜π½)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )))
5251adantr 479 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ (( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ) ↔ ( 1 (.rβ€˜π½)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )))
5349, 52mpbird 256 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ( 1 (.rβ€˜π‘…)(π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 )) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))
5416, 27, 533eqtr3d 2773 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)) β†’ ( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))
5554ralrimiva 3136 . . 3 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))
56 ssidd 3997 . . . 4 (πœ‘ β†’ (Baseβ€˜π‘…) βŠ† (Baseβ€˜π‘…))
57 rng2idl1cntr.m . . . . . 6 𝑀 = (mulGrpβ€˜π‘…)
5857, 2mgpbas 20079 . . . . 5 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘€)
5957, 14mgpplusg 20077 . . . . 5 (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜π‘€)
60 eqid 2725 . . . . 5 (Cntzβ€˜π‘€) = (Cntzβ€˜π‘€)
6158, 59, 60elcntz 19272 . . . 4 ((Baseβ€˜π‘…) βŠ† (Baseβ€˜π‘…) β†’ ( 1 ∈ ((Cntzβ€˜π‘€)β€˜(Baseβ€˜π‘…)) ↔ ( 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))))
6256, 61syl 17 . . 3 (πœ‘ β†’ ( 1 ∈ ((Cntzβ€˜π‘€)β€˜(Baseβ€˜π‘…)) ↔ ( 1 ∈ (Baseβ€˜π‘…) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ (Baseβ€˜π‘…)( 1 (.rβ€˜π‘…)π‘₯) = (π‘₯(.rβ€˜π‘…) 1 ))))
639, 55, 62mpbir2and 711 . 2 (πœ‘ β†’ 1 ∈ ((Cntzβ€˜π‘€)β€˜(Baseβ€˜π‘…)))
6458, 60cntrval 19269 . 2 ((Cntzβ€˜π‘€)β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = (Cntrβ€˜π‘€)
6563, 64eleqtrdi 2835 1 (πœ‘ β†’ 1 ∈ (Cntrβ€˜π‘€))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  βˆ€wral 3051   βŠ† wss 3941  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7413  Basecbs 17174   β†Ύs cress 17203  .rcmulr 17228  0gc0g 17415  SubGrpcsubg 19074  Cntzccntz 19265  Cntrccntr 19266  mulGrpcmgp 20073  Rngcrng 20091  1rcur 20120  Ringcrg 20172  SubRngcsubrng 20481  LIdealclidl 21101  2Idealc2idl 21142
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5281  ax-sep 5295  ax-nul 5302  ax-pow 5360  ax-pr 5424  ax-un 7735  ax-cnex 11189  ax-resscn 11190  ax-1cn 11191  ax-icn 11192  ax-addcl 11193  ax-addrcl 11194  ax-mulcl 11195  ax-mulrcl 11196  ax-mulcom 11197  ax-addass 11198  ax-mulass 11199  ax-distr 11200  ax-i2m1 11201  ax-1ne0 11202  ax-1rid 11203  ax-rnegex 11204  ax-rrecex 11205  ax-cnre 11206  ax-pre-lttri 11207  ax-pre-lttrn 11208  ax-pre-ltadd 11209  ax-pre-mulgt0 11210
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3771  df-csb 3887  df-dif 3944  df-un 3946  df-in 3948  df-ss 3958  df-pss 3961  df-nul 4320  df-if 4526  df-pw 4601  df-sn 4626  df-pr 4628  df-op 4632  df-uni 4905  df-iun 4994  df-br 5145  df-opab 5207  df-mpt 5228  df-tr 5262  df-id 5571  df-eprel 5577  df-po 5585  df-so 5586  df-fr 5628  df-we 5630  df-xp 5679  df-rel 5680  df-cnv 5681  df-co 5682  df-dm 5683  df-rn 5684  df-res 5685  df-ima 5686  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7369  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7866  df-2nd 7988  df-tpos 8225  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8718  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-pnf 11275  df-mnf 11276  df-xr 11277  df-ltxr 11278  df-le 11279  df-sub 11471  df-neg 11472  df-nn 12238  df-2 12300  df-3 12301  df-4 12302  df-5 12303  df-6 12304  df-7 12305  df-8 12306  df-sets 17127  df-slot 17145  df-ndx 17157  df-base 17175  df-ress 17204  df-plusg 17240  df-mulr 17241  df-sca 17243  df-vsca 17244  df-ip 17245  df-0g 17417  df-mgm 18594  df-sgrp 18673  df-mnd 18689  df-grp 18892  df-minusg 18893  df-subg 19077  df-cntz 19267  df-cntr 19268  df-cmn 19736  df-abl 19737  df-mgp 20074  df-rng 20092  df-ur 20121  df-ring 20174  df-oppr 20272  df-subrng 20482  df-lss 20815  df-sra 21057  df-rgmod 21058  df-lidl 21103  df-2idl 21143
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator