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 33628
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 2737 . . . 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 33615 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ (Base‘𝑅))
6 eqid 2737 . . . 4 (Unit‘𝑅) = (Unit‘𝑅)
72, 6, 3, 4rprmnunit 33618 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∈ (Unit‘𝑅))
85, 7eldifd 3914 . 2 (𝜑𝑄 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
9 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (0g𝑅) = (0g𝑅)
10 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (.r𝑅) = (.r𝑅)
11 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (∥r𝑅) = (∥r𝑅)
123ad3antrrr 731 . . . . . . . . . 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 33617 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑄 ≠ (0g𝑅))
1514ad4antr 733 . . . . . . . . 9 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → 𝑄 ≠ (0g𝑅))
16 simpllr 776 . . . . . . . . . 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 769 . . . . . . . . . . 11 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
1918eldifad 3915 . . . . . . . . . 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 769 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
2221eqcomd 2743 . . . . . . . . 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 33627 . . . . . . . 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 3916 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → ¬ 𝑦 ∈ (Unit‘𝑅))
2724, 26pm2.21fal 1564 . . . . . . 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 733 . . . . . . . . 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 3915 . . . . . . . . . 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 769 . . . . . . . . . 10 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
3428idomcringd 20675 . . . . . . . . . . 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 20205 . . . . . . . . . 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 2774 . . . . . . . . 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 33627 . . . . . . . 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 3916 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → ¬ 𝑥 ∈ (Unit‘𝑅))
4239, 41pm2.21fal 1564 . . . . . . 7 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → ⊥)
434ad3antrrr 731 . . . . . . . 8 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → 𝑄𝑃)
443idomringd 20676 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
451, 11dvdsrid 20318 . . . . . . . . . . 11 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑄 ∈ (Base‘𝑅)) → 𝑄(∥r𝑅)𝑄)
4644, 5, 45syl2anc 585 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑄(∥r𝑅)𝑄)
4746ad3antrrr 731 . . . . . . . . 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 5128 . . . . . . . 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 33616 . . . . . . 7 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → (𝑄(∥r𝑅)𝑥𝑄(∥r𝑅)𝑦))
5127, 42, 50mpjaodan 961 . . . . . 6 ((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) → ⊥)
5251inegd 1562 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) → ¬ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
5352neqned 2940 . . . 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 3181 . 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 2737 . . 3 ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) = ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))
581, 6, 56, 57, 10isirred 20370 . 2 (𝑄𝐼 ↔ (𝑄 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) ∧ ∀𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))∀𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))(𝑥(.r𝑅)𝑦) ≠ 𝑄))
598, 55, 58sylanbrc 584 1 (𝜑𝑄𝐼)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wfal 1554  wcel 2114  wne 2933  wral 3052  cdif 3900   class class class wbr 5100  cfv 6500  (class class class)co 7368  Basecbs 17148  .rcmulr 17190  0gc0g 17371  Ringcrg 20183  rcdsr 20305  Unitcui 20306  Irredcir 20307  RPrimecrpm 20383  IDomncidom 20641
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5226  ax-sep 5243  ax-nul 5253  ax-pow 5312  ax-pr 5379  ax-un 7690  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3352  df-reu 3353  df-rab 3402  df-v 3444  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-dif 3906  df-un 3908  df-in 3910  df-ss 3920  df-pss 3923  df-nul 4288  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4950  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5527  df-eprel 5532  df-po 5540  df-so 5541  df-fr 5585  df-we 5587  df-xp 5638  df-rel 5639  df-cnv 5640  df-co 5641  df-dm 5642  df-rn 5643  df-res 5644  df-ima 5645  df-pred 6267  df-ord 6328  df-on 6329  df-lim 6330  df-suc 6331  df-iota 6456  df-fun 6502  df-fn 6503  df-f 6504  df-f1 6505  df-fo 6506  df-f1o 6507  df-fv 6508  df-riota 7325  df-ov 7371  df-oprab 7372  df-mpo 7373  df-om 7819  df-1st 7943  df-2nd 7944  df-tpos 8178  df-frecs 8233  df-wrecs 8264  df-recs 8313  df-rdg 8351  df-er 8645  df-en 8896  df-dom 8897  df-sdom 8898  df-pnf 11180  df-mnf 11181  df-xr 11182  df-ltxr 11183  df-le 11184  df-sub 11378  df-neg 11379  df-nn 12158  df-2 12220  df-3 12221  df-sets 17103  df-slot 17121  df-ndx 17133  df-base 17149  df-plusg 17202  df-mulr 17203  df-0g 17373  df-mgm 18577  df-sgrp 18656  df-mnd 18672  df-grp 18881  df-minusg 18882  df-sbg 18883  df-cmn 19726  df-abl 19727  df-mgp 20091  df-rng 20103  df-ur 20132  df-ring 20185  df-cring 20186  df-oppr 20288  df-dvdsr 20308  df-unit 20309  df-irred 20310  df-rprm 20384  df-nzr 20461  df-domn 20643  df-idom 20644
This theorem is referenced by:  rprmirredb  33629
  Copyright terms: Public domain W3C validator