Theorem rnglidlmsgrp 21361

Description: The multiplicative group of a (left) ideal of a non-unital ring is a semigroup. (Contributed by AV, 17-Feb-2020.) Generalization for non-unital rings. The assumption 0 ∈ 𝑈 is required because a left ideal of a non-unital ring does not have to be a subgroup. (Revised by AV, 11-Mar-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
rnglidlabl.l	⊢ 𝐿 = (LIdeal‘𝑅)
rnglidlabl.i	⊢ 𝐼 = (𝑅 ↾s 𝑈)
rnglidlabl.z	⊢ 0 = (0g‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
rnglidlmsgrp	⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp)

Proof of Theorem rnglidlmsgrp

Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rnglidlabl.l	. . 3 ⊢ 𝐿 = (LIdeal‘𝑅)
2		rnglidlabl.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = (𝑅 ↾s 𝑈)
3		rnglidlabl.z	. . 3 ⊢ 0 = (0g‘𝑅)
4	1, 2, 3	rnglidlmmgm 21360	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Mgm)
5		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
6	5	rngmgp 20235	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → (mulGrp‘𝑅) ∈ Smgrp)
7	6	3ad2ant1 1151	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝑅) ∈ Smgrp)
8	1, 2	lidlssbas 21319	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (Base‘𝐼) ⊆ (Base‘𝑅))
9	8	sseld 3937	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
10	8	sseld 3937	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
11	8	sseld 3937	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑐 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
12	9, 10, 11	3anim123d 1471	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))))
13	12	3ad2ant2 1152	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → ((𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))))
14	13	imp 411	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
15		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
16	5, 15	mgpbas 20222	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
17		eqid 2763	. . . . . . 7 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
18	5, 17	mgpplusg 20221	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑅) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
19	16, 18	sgrpass 18784	. . . . 5 ⊢ (((mulGrp‘𝑅) ∈ Smgrp ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
20	7, 14, 19	syl2an2r 697	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
21	2, 17	ressmulr 17361	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝑅) = (.r‘𝐼))
22	21	eqcomd 2769	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝐼) = (.r‘𝑅))
23	22	oveqd 7429	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑏) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑏))
24		eqidd 2764	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑐 = 𝑐)
25	22, 23, 24	oveq123d 7433	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐))
26		eqidd 2764	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑎 = 𝑎)
27	22	oveqd 7429	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑏(.r‘𝑅)𝑐))
28	22, 26, 27	oveq123d 7433	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
29	25, 28	eqeq12d 2779	. . . . . 6 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐))))
30	29	3ad2ant2 1152	. . . . 5 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → (((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐))))
31	30	adantr 485	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → (((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐))))
32	20, 31	mpbird 260	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)))
33	32	ralrimivvva 3211	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → ∀𝑎 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑏 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑐 ∈ (Base‘𝐼)((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)))
34		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (mulGrp‘𝐼) = (mulGrp‘𝐼)
35		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (Base‘𝐼) = (Base‘𝐼)
36	34, 35	mgpbas 20222	. . 3 ⊢ (Base‘𝐼) = (Base‘(mulGrp‘𝐼))
37		eqid 2763	. . . 4 ⊢ (.r‘𝐼) = (.r‘𝐼)
38	34, 37	mgpplusg 20221	. . 3 ⊢ (.r‘𝐼) = (+g‘(mulGrp‘𝐼))
39	36, 38	issgrp 18779	. 2 ⊢ ((mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp ↔ ((mulGrp‘𝐼) ∈ Mgm ∧ ∀𝑎 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑏 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑐 ∈ (Base‘𝐼)((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))))
40	4, 33, 39	sylanbrc 594	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 0 ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143  ∀wral 3079  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  Basecbs 17270   ↾_s cress 17291  ._rcmulr 17312  0_gc0g 17493  Mgmcmgm 18697  Smgrpcsgrp 18777  mulGrpcmgp 20217  Rngcrng 20231  LIdealclidl 21311

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-0g 17495  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-grp 19004  df-abl 19854  df-mgp 20218  df-rng 20232  df-lss 21034  df-sra 21275  df-rgmod 21276  df-lidl 21313

This theorem is referenced by:  rnglidlrng  21362