Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  rprmirred Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem rprmirred 33507
Description: In an integral domain, ring primes are irreducible. (Contributed by Thierry Arnoux, 18-May-2025.)
Hypotheses
Ref Expression
rprmirred.p 𝑃 = (RPrime‘𝑅)
rprmirred.i 𝐼 = (Irred‘𝑅)
rprmirred.q (𝜑𝑄𝑃)
rprmirred.r (𝜑𝑅 ∈ IDomn)
Assertion
Ref Expression
rprmirred (𝜑𝑄𝐼)

Proof of Theorem rprmirred
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eqid 2733 . . . 4 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
2 rprmirred.p . . . 4 𝑃 = (RPrime‘𝑅)
3 rprmirred.r . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ IDomn)
4 rprmirred.q . . . 4 (𝜑𝑄𝑃)
51, 2, 3, 4rprmcl 33494 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ (Base‘𝑅))
6 eqid 2733 . . . 4 (Unit‘𝑅) = (Unit‘𝑅)
72, 6, 3, 4rprmnunit 33497 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∈ (Unit‘𝑅))
85, 7eldifd 3910 . 2 (𝜑𝑄 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
9 eqid 2733 . . . . . . . . 9 (0g𝑅) = (0g𝑅)
10 eqid 2733 . . . . . . . . 9 (.r𝑅) = (.r𝑅)
11 eqid 2733 . . . . . . . . 9 (∥r𝑅) = (∥r𝑅)
123ad3antrrr 730 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑅 ∈ IDomn)
1312adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑅 ∈ IDomn)
142, 9, 3, 4rprmnz 33496 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑄 ≠ (0g𝑅))
1514ad4antr 732 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑄 ≠ (0g𝑅))
16 simpllr 775 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
1716adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
18 simplr 768 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
1918eldifad 3911 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
2019adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
21 simplr 768 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
2221eqcomd 2739 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑄 = (𝑥(.r𝑅)𝑦))
23 simpr 484 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑄(∥r𝑅)𝑥)
241, 6, 9, 10, 11, 13, 15, 17, 20, 22, 23rprmirredlem 33506 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑦 ∈ (Unit‘𝑅))
2518adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
2625eldifbd 3912 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → ¬ 𝑦 ∈ (Unit‘𝑅))
2724, 26pm2.21fal 1563 . . . . . . 7 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → ⊥)
2812adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑅 ∈ IDomn)
2914ad4antr 732 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑄 ≠ (0g𝑅))
3018adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
3116eldifad 3911 . . . . . . . . . 10 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
3231adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
33 simplr 768 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
3428idomcringd 20652 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑅 ∈ CRing)
3519adantr 480 . . . . . . . . . . 11 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
361, 10, 34, 32, 35crngcomd 20183 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = (𝑦(.r𝑅)𝑥))
3733, 36eqtr3d 2770 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑄 = (𝑦(.r𝑅)𝑥))
38 simpr 484 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑄(∥r𝑅)𝑦)
391, 6, 9, 10, 11, 28, 29, 30, 32, 37, 38rprmirredlem 33506 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑥 ∈ (Unit‘𝑅))
4016adantr 480 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → 𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
4140eldifbd 3912 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → ¬ 𝑥 ∈ (Unit‘𝑅))
4239, 41pm2.21fal 1563 . . . . . . 7 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → ⊥)
434ad3antrrr 730 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑄𝑃)
443idomringd 20653 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
451, 11dvdsrid 20295 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑄 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑄(∥r𝑅)𝑄)
4644, 5, 45syl2anc 584 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑄(∥r𝑅)𝑄)
4746ad3antrrr 730 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑄(∥r𝑅)𝑄)
48 simpr 484 . . . . . . . . 9 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
4947, 48breqtrrd 5123 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑄(∥r𝑅)(𝑥(.r𝑅)𝑦))
501, 2, 11, 10, 12, 43, 31, 19, 49rprmdvds 33495 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → (𝑄(∥r𝑅)𝑥𝑄(∥r𝑅)𝑦))
5127, 42, 50mpjaodan 960 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → ⊥)
5251inegd 1561 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) → ¬ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
5352neqned 2937 . . . 4 (((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) ≠ 𝑄)
5453anasss 466 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) ≠ 𝑄)
5554ralrimivva 3177 . 2 (𝜑 → ∀𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))∀𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))(𝑥(.r𝑅)𝑦) ≠ 𝑄)
56 rprmirred.i . . 3 𝐼 = (Irred‘𝑅)
57 eqid 2733 . . 3 ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) = ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))
581, 6, 56, 57, 10isirred 20347 . 2 (𝑄𝐼 ↔ (𝑄 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) ∧ ∀𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))∀𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))(𝑥(.r𝑅)𝑦) ≠ 𝑄))
598, 55, 58sylanbrc 583 1 (𝜑𝑄𝐼)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wfal 1553  wcel 2113  wne 2930  wral 3049  cdif 3896   class class class wbr 5095  cfv 6489  (class class class)co 7355  Basecbs 17130  .rcmulr 17172  0gc0g 17353  Ringcrg 20161  rcdsr 20282  Unitcui 20283  Irredcir 20284  RPrimecrpm 20360  IDomncidom 20618
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-rep 5221  ax-sep 5238  ax-nul 5248  ax-pow 5307  ax-pr 5374  ax-un 7677  ax-cnex 11072  ax-resscn 11073  ax-1cn 11074  ax-icn 11075  ax-addcl 11076  ax-addrcl 11077  ax-mulcl 11078  ax-mulrcl 11079  ax-mulcom 11080  ax-addass 11081  ax-mulass 11082  ax-distr 11083  ax-i2m1 11084  ax-1ne0 11085  ax-1rid 11086  ax-rnegex 11087  ax-rrecex 11088  ax-cnre 11089  ax-pre-lttri 11090  ax-pre-lttrn 11091  ax-pre-ltadd 11092  ax-pre-mulgt0 11093
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4285  df-if 4477  df-pw 4553  df-sn 4578  df-pr 4580  df-op 4584  df-uni 4861  df-iun 4945  df-br 5096  df-opab 5158  df-mpt 5177  df-tr 5203  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-riota 7312  df-ov 7358  df-oprab 7359  df-mpo 7360  df-om 7806  df-1st 7930  df-2nd 7931  df-tpos 8165  df-frecs 8220  df-wrecs 8251  df-recs 8300  df-rdg 8338  df-er 8631  df-en 8879  df-dom 8880  df-sdom 8881  df-pnf 11158  df-mnf 11159  df-xr 11160  df-ltxr 11161  df-le 11162  df-sub 11356  df-neg 11357  df-nn 12136  df-2 12198  df-3 12199  df-sets 17085  df-slot 17103  df-ndx 17115  df-base 17131  df-plusg 17184  df-mulr 17185  df-0g 17355  df-mgm 18558  df-sgrp 18637  df-mnd 18653  df-grp 18859  df-minusg 18860  df-sbg 18861  df-cmn 19704  df-abl 19705  df-mgp 20069  df-rng 20081  df-ur 20110  df-ring 20163  df-cring 20164  df-oppr 20265  df-dvdsr 20285  df-unit 20286  df-irred 20287  df-rprm 20361  df-nzr 20438  df-domn 20620  df-idom 20621
This theorem is referenced by:  rprmirredb  33508
  Copyright terms: Public domain W3C validator