Theorem rnglidlrng 21444

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		rngabl 20290	. . . 4 ⊢ (𝑅 ∈ Rng → 𝑅 ∈ Abel)
2	1	3ad2ant1 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)
5	4	subgabl 19963	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Abel ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
6	2, 3, 5	syl2anc 596	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
7		eqid 2760	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
8	7	subg0cl 19257	. . 3 ⊢ (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (0g‘𝑅) ∈ 𝑈)
9		rnglidlabl.l	. . . 4 ⊢ 𝐿 = (LIdeal‘𝑅)
10	9, 4, 7	rnglidlmsgrp 21443	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ (0g‘𝑅) ∈ 𝑈) → (mulGrp‘𝐼) ∈ Smgrp)
11	8, 10	syl3an3 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)
13	9, 4	lidlssbas 21401	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (Base‘𝐼) ⊆ (Base‘𝑅))
14	13	sseld 3930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
15	13	sseld 3930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
16	13	sseld 3930	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑐 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
17	14, 15, 16	3anim123d 1471	. . . . . . 7 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝐼) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝐼)) → (𝑎 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑅))))
18	17	3ad2ant2 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))))
19	18	imp 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 2760	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
21		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
22		eqid 2760	. . . . . 6 ⊢ (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
23	20, 21, 22	rngdi 20295	. . . . 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)))
24	12, 19, 23	syl2anc 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)))
25	20, 21, 22	rngdir 20296	. . . . 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)))
26	12, 19, 25	syl2anc 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)))
27	4, 22	ressmulr 17392	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝑅) = (.r‘𝐼))
28	27	eqcomd 2766	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝐼) = (.r‘𝑅))
29		eqidd 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑎 = 𝑎)
30	4, 21	ressplusg 17376	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝑅) = (+g‘𝐼))
31	30	eqcomd 2766	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝐼) = (+g‘𝑅))
32	31	oveqd 7430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(+g‘𝐼)𝑐) = (𝑏(+g‘𝑅)𝑐))
33	28, 29, 32	oveq123d 7434	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)))
34	28	oveqd 7430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑏) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑏))
35	28	oveqd 7430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑐))
36	31, 34, 35	oveq123d 7434	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑏)(+g‘𝐼)(𝑎(.r‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑏)(+g‘𝑅)(𝑎(.r‘𝑅)𝑐)))
37	33, 36	eqeq12d 2776	. . . . . . 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))))
38	31	oveqd 7430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(+g‘𝐼)𝑏) = (𝑎(+g‘𝑅)𝑏))
39		eqidd 2761	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑐 = 𝑐)
40	28, 38, 39	oveq123d 7434	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐))
41	28	oveqd 7430	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑏(.r‘𝑅)𝑐))
42	31, 35, 41	oveq123d 7434	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(.r‘𝐼)𝑐)(+g‘𝐼)(𝑏(.r‘𝐼)𝑐)) = ((𝑎(.r‘𝑅)𝑐)(+g‘𝑅)(𝑏(.r‘𝑅)𝑐)))
43	40, 42	eqeq12d 2776	. . . . . . 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))))
44	37, 43	anbi12d 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)))))
45	44	3ad2ant2 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)))))
46	45	adantr 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)))))
47	24, 26, 46	mpbir2and 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))))
48	47	ralrimivvva 3208	. 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 2760	. . 3 ⊢ (Base‘𝐼) = (Base‘𝐼)
50		eqid 2760	. . 3 ⊢ (mulGrp‘𝐼) = (mulGrp‘𝐼)
51		eqid 2760	. . 3 ⊢ (+g‘𝐼) = (+g‘𝐼)
52		eqid 2760	. . 3 ⊢ (.r‘𝐼) = (.r‘𝐼)
53	49, 50, 51, 52	isrng 20289	. 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)))))
54	6, 11, 48, 53	syl3anbrc 1362	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Rng)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3076  ‘cfv 6533  (class class class)co 7413  Basecbs 17301   ↾_s cress 17322  +_gcplusg 17342  ._rcmulr 17343  0_gc0g 17524  Smgrpcsgrp 18820  SubGrpcsubg 19243  Abelcabl 19908  mulGrpcmgp 20273  Rngcrng 20287  LIdealclidl 21393

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 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201

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 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  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 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7863  df-2nd 7987  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-er 8696  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-sets 17256  df-slot 17274  df-ndx 17286  df-base 17302  df-ress 17323  df-plusg 17355  df-mulr 17356  df-sca 17358  df-vsca 17359  df-ip 17360  df-0g 17526  df-mgm 18730  df-sgrp 18821  df-mnd 18837  df-grp 19060  df-subg 19246  df-cmn 19909  df-abl 19910  df-mgp 20274  df-rng 20288  df-lss 21116  df-sra 21357  df-rgmod 21358  df-lidl 21395

This theorem is used by:  rng2idlsubgsubrng  21470  lidlrng  49148