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

Theorem rnglidlrng 21528
Description: A (left) ideal of a non-unital ring is a non-unital ring. (Contributed by AV, 17-Feb-2020.) Generalization for non-unital rings. The assumption 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅) 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)
Assertion
Ref Expression
rnglidlrng ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Rng)

Proof of Theorem rnglidlrng
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rngabl 20370 . . . 4 (𝑅 ∈ Rng → 𝑅 ∈ Abel)
213ad2ant1 1151 . . 3 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝑅 ∈ Abel)
3 simp3 1156 . . 3 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅))
4 rnglidlabl.i . . . 4 𝐼 = (𝑅 ↾s 𝑈)
54subgabl 20043 . . 3 ((𝑅 ∈ Abel ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
62, 3, 5syl2anc 596 . 2 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
7 eqid 2761 . . . 4 (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
87subg0cl 19337 . . 3 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (0g‘𝑅) ∈ 𝑈)
9 rnglidlabl.l . . . 4 𝐿 = (LIdeal‘𝑅)
109, 4, 7rnglidlmsgrp 21527 . . 3 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ (0g‘𝑅) ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp)
118, 10syl3an3 1183 . 2 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp)
12 simpl1 1210 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → 𝑅 ∈ Rng)
139, 4lidlssbas 21485 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (Base‘𝐼) ⊆ (Base‘𝑅))
1413sseld 3930 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
1513sseld 3930 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
1613sseld 3930 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑐 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
1714, 15, 163anim123d 1471 . . . . . . 7 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))))
18173ad2ant2 1152 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → ((𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))))
1918imp 412 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
20 eqid 2761 . . . . . 6 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
21 eqid 2761 . . . . . 6 (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
22 eqid 2761 . . . . . 6 (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
2320, 21, 22rngdi 20375 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Rng ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))) → (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)))
2412, 19, 23syl2anc 596 . . . 4 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)))
2520, 21, 22rngdir 20376 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Rng ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
2612, 19, 25syl2anc 596 . . . 4 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
274, 22ressmulr 17471 . . . . . . . . . 10 (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝑅) = (.r‘𝐼))
2827eqcomd 2767 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝐼) = (.r‘𝑅))
29 eqidd 2762 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑎 = 𝑎)
304, 21ressplusg 17455 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝑅) = (+g‘𝐼))
3130eqcomd 2767 . . . . . . . . . 10 (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝐼) = (+g‘𝑅))
3231oveqd 7435 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(+g‘𝐼)𝑐) = (𝑏(+g‘𝑅)𝑐))
3328, 29, 32oveq123d 7439 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)))
3428oveqd 7435 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑏) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑏))
3528oveqd 7435 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑐))
3631, 34, 35oveq123d 7439 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)))
3733, 36eqeq12d 2777 . . . . . . 7 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ↔ (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐))))
3831oveqd 7435 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(+g‘𝐼)𝑏) = (𝑎(+g‘𝑅)𝑏))
39 eqidd 2762 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑐 = 𝑐)
4028, 38, 39oveq123d 7439 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐))
4128oveqd 7435 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑏(.r‘𝑅)𝑐))
4231, 35, 41oveq123d 7439 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
4340, 42eqeq12d 2777 . . . . . . 7 (𝑈 ∈ 𝐿 → (((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) ↔ ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐))))
4437, 43anbi12d 644 . . . . . 6 (𝑈 ∈ 𝐿 → (((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))))
45443ad2ant2 1152 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → (((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))))
4645adantr 486 . . . 4 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → (((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))) ↔ ((𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))))
4724, 26, 46mpbir2and 726 . . 3 (((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) ∧ (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼))) → ((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))))
4847ralrimivvva 3209 . 2 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → ∀𝑎 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑏 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑐 ∈ (Base‘𝐼)((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐))))
49 eqid 2761 . . 3 (Base‘𝐼) = (Base‘𝐼)
50 eqid 2761 . . 3 (mulGrp‘𝐼) = (mulGrp‘𝐼)
51 eqid 2761 . . 3 (+g‘𝐼) = (+g‘𝐼)
52 eqid 2761 . . 3 (.r‘𝐼) = (.r‘𝐼)
5349, 50, 51, 52isrng 20369 . 2 (𝐼 ∈ Rng ↔ (𝐼 ∈ Abel ∧ (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp ∧ ∀𝑎 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑏 ∈ (Base‘𝐼)∀𝑐 ∈ (Base‘𝐼)((𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) ∧ ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)))))
546, 11, 48, 53syl3anbrc 1362 1 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Rng)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ‘cfv 6537  (class class class)co 7418  Basecbs 17380   ↾s cress 17401  +gcplusg 17421  .rcmulr 17422  0gc0g 17603  Smgrpcsgrp 18900  SubGrpcsubg 19323  Abelcabl 19988  mulGrpcmgp 20353  Rngcrng 20367  LIdealclidl 21477
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749  ax-cnex 11249  ax-resscn 11250  ax-1cn 11251  ax-icn 11252  ax-addcl 11253  ax-addrcl 11254  ax-mulcl 11255  ax-mulrcl 11256  ax-mulcom 11257  ax-addass 11258  ax-mulass 11259  ax-distr 11260  ax-i2m1 11261  ax-1ne0 11262  ax-1rid 11263  ax-rnegex 11264  ax-rrecex 11265  ax-cnre 11266  ax-pre-lttri 11267  ax-pre-lttrn 11268  ax-pre-ltadd 11269  ax-pre-mulgt0 11270
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7375  df-ov 7421  df-oprab 7422  df-mpo 7423  df-om 7876  df-2nd 8000  df-frecs 8292  df-wrecs 8323  df-recs 8372  df-rdg 8411  df-er 8710  df-en 8967  df-dom 8968  df-sdom 8969  df-pnf 11338  df-mnf 11339  df-xr 11340  df-ltxr 11341  df-le 11342  df-sub 11536  df-neg 11537  df-nn 12329  df-2 12398  df-3 12399  df-4 12400  df-5 12401  df-6 12402  df-7 12403  df-8 12404  df-sets 17335  df-slot 17353  df-ndx 17365  df-base 17381  df-ress 17402  df-plusg 17434  df-mulr 17435  df-sca 17437  df-vsca 17438  df-ip 17439  df-0g 17605  df-mgm 18809  df-sgrp 18901  df-mnd 18917  df-grp 19140  df-subg 19326  df-cmn 19989  df-abl 19990  df-mgp 20354  df-rng 20368  df-lss 21200  df-sra 21441  df-rgmod 21442  df-lidl 21479
This theorem is used by:  rng2idlsubgsubrng  21555  lidlrng  49299
  Copyright terms: Public domain W3C validator