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

Theorem rnglidlrng 21586
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 20428 . . . 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 20101 . . 3 ((𝑅 ∈ Abel ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
62, 3, 5syl2anc 596 . 2 ((𝑅 ∈ Rng ∧ 𝑈 ∈ 𝐿 ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅)) → 𝐼 ∈ Abel)
7 eqid 2763 . . . 4 (0g‘𝑅) = (0g‘𝑅)
87subg0cl 19394 . . 3 (𝑈 ∈ (SubGrp‘𝑅) → (0g‘𝑅) ∈ 𝑈)
9 rnglidlabl.l . . . 4 𝐿 = (LIdeal‘𝑅)
109, 4, 7rnglidlmsgrp 21585 . . 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 21543 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (Base‘𝐼) ⊆ (Base‘𝑅))
1413sseld 3912 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑎 ∈ (Base‘𝑅)))
1513sseld 3912 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑏 ∈ (Base‘𝑅)))
1613sseld 3912 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑐 ∈ (Base‘𝐼) → 𝑐 ∈ (Base‘𝑅)))
1714, 15, 163anim123d 1472 . . . . . . 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 2763 . . . . . 6 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
21 eqid 2763 . . . . . 6 (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
22 eqid 2763 . . . . . 6 (.r‘𝑅) = (.r‘𝑅)
2320, 21, 22rngdi 20433 . . . . 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 20434 . . . . 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 17524 . . . . . . . . . 10 (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝑅) = (.r‘𝐼))
2827eqcomd 2769 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (.r‘𝐼) = (.r‘𝑅))
29 eqidd 2764 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑎 = 𝑎)
304, 21ressplusg 17508 . . . . . . . . . . 11 (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝑅) = (+g‘𝐼))
3130eqcomd 2769 . . . . . . . . . 10 (𝑈 ∈ 𝐿 → (+g‘𝐼) = (+g‘𝑅))
3231oveqd 7468 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(+g‘𝐼)𝑐) = (𝑏(+g‘𝑅)𝑐))
3328, 29, 32oveq123d 7472 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)(𝑏(+g‘𝐼)𝑐)) = (𝑎(.r‘𝑅)(𝑏(+g‘𝑅)𝑐)))
3428oveqd 7468 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑏) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑏))
3528oveqd 7468 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑎(.r‘𝑅)𝑐))
3631, 34, 35oveq123d 7472 . . . . . . . 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 2779 . . . . . . 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 7468 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑎(+g‘𝐼)𝑏) = (𝑎(+g‘𝑅)𝑏))
39 eqidd 2764 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → 𝑐 = 𝑐)
4028, 38, 39oveq123d 7472 . . . . . . . 8 (𝑈 ∈ 𝐿 → ((𝑎(+g‘𝐼)𝑏)(.r‘𝐼)𝑐) = ((𝑎(+g‘𝑅)𝑏)(.r‘𝑅)𝑐))
4128oveqd 7468 . . . . . . . . 9 (𝑈 ∈ 𝐿 → (𝑏(.r‘𝐼)𝑐) = (𝑏(.r‘𝑅)𝑐))
4231, 35, 41oveq123d 7472 . . . . . . . 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 2779 . . . . . . 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 3212 . 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 2763 . . 3 (Base‘𝐼) = (Base‘𝐼)
50 eqid 2763 . . 3 (mulGrp‘𝐼) = (mulGrp‘𝐼)
51 eqid 2763 . . 3 (+g‘𝐼) = (+g‘𝐼)
52 eqid 2763 . . 3 (.r‘𝐼) = (.r‘𝐼)
5349, 50, 51, 52isrng 20427 . 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 2147  ∀wral 3080  ‘cfv 6566  (class class class)co 7451  Basecbs 17431   ↾s cress 17452  +gcplusg 17472  .rcmulr 17473  0gc0g 17660  Smgrpcsgrp 18957  SubGrpcsubg 19380  Abelcabl 20046  mulGrpcmgp 20411  Rngcrng 20425  LIdealclidl 21535
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5255  ax-nul 5266  ax-pow 5334  ax-pr 5398  ax-un 7783  ax-cnex 11295  ax-resscn 11296  ax-1cn 11297  ax-icn 11298  ax-addcl 11299  ax-addrcl 11300  ax-mulcl 11301  ax-mulrcl 11302  ax-mulcom 11303  ax-addass 11304  ax-mulass 11305  ax-distr 11306  ax-i2m1 11307  ax-1ne0 11308  ax-1rid 11309  ax-rnegex 11310  ax-rrecex 11311  ax-cnre 11312  ax-pre-lttri 11313  ax-pre-lttrn 11314  ax-pre-ltadd 11315  ax-pre-mulgt0 11316
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4841  df-uni 4873  df-iun 4958  df-br 5109  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5664  df-rel 5665  df-cnv 5666  df-co 5667  df-dm 5668  df-rn 5669  df-res 5670  df-ima 5671  df-pred 6330  df-ord 6391  df-on 6392  df-lim 6393  df-suc 6394  df-iota 6520  df-fun 6568  df-fn 6569  df-f 6570  df-f1 6571  df-fo 6572  df-f1o 6573  df-fv 6574  df-riota 7408  df-ov 7454  df-oprab 7455  df-mpo 7456  df-om 7912  df-2nd 8036  df-frecs 8337  df-wrecs 8368  df-recs 8417  df-rdg 8456  df-er 8755  df-en 9012  df-dom 9013  df-sdom 9014  df-pnf 11384  df-mnf 11385  df-xr 11386  df-ltxr 11387  df-le 11388  df-sub 11582  df-neg 11583  df-nn 12376  df-2 12445  df-3 12446  df-4 12447  df-5 12448  df-6 12449  df-7 12450  df-8 12451  df-sets 17386  df-slot 17404  df-ndx 17416  df-base 17432  df-ress 17453  df-plusg 17486  df-mulr 17487  df-sca 17489  df-vsca 17490  df-ip 17491  df-0g 17662  df-mgm 18866  df-sgrp 18958  df-mnd 18974  df-grp 19197  df-subg 19383  df-cmn 20047  df-abl 20048  df-mgp 20412  df-rng 20426  df-lss 21258  df-sra 21499  df-rgmod 21500  df-lidl 21537
This theorem is used by:  rng2idlsubgsubrng  21613  lidlrng  49603
  Copyright terms: Public domain W3C validator