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 33538
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 2734 . . . 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 33525 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ (Base‘𝑅))
6 eqid 2734 . . . 4 (Unit‘𝑅) = (Unit‘𝑅)
72, 6, 3, 4rprmnunit 33528 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∈ (Unit‘𝑅))
85, 7eldifd 3973 . 2 (𝜑𝑄 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)))
9 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (0g𝑅) = (0g𝑅)
10 eqid 2734 . . . . . . . . 9 (.r𝑅) = (.r𝑅)
11 eqid 2734 . . . . . . . . 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 33527 . . . . . . . . . 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 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 3974 . . . . . . . . . 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 2740 . . . . . . . . 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 33537 . . . . . . . 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 3975 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑥) → ¬ 𝑦 ∈ (Unit‘𝑅))
2724, 26pm2.21fal 1558 . . . . . . 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 3974 . . . . . . . . . 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 20743 . . . . . . . . . . 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 20272 . . . . . . . . . 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 2776 . . . . . . . . 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 33537 . . . . . . . 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 3975 . . . . . . . 8 (((((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄) ∧ 𝑄(∥r𝑅)𝑦) → ¬ 𝑥 ∈ (Unit‘𝑅))
4239, 41pm2.21fal 1558 . . . . . . 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 20744 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
451, 11dvdsrid 20383 . . . . . . . . . . 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 5175 . . . . . . . 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 33526 . . . . . . 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 1556 . . . . 5 (((𝜑𝑥 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) ∧ 𝑦 ∈ ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))) → ¬ (𝑥(.r𝑅)𝑦) = 𝑄)
5352neqned 2944 . . . 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 3199 . 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 2734 . . 3 ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) = ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))
581, 6, 56, 57, 10isirred 20435 . 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 1536  wfal 1548  wcel 2105  wne 2937  wral 3058  cdif 3959   class class class wbr 5147  cfv 6562  (class class class)co 7430  Basecbs 17244  .rcmulr 17298  0gc0g 17485  Ringcrg 20250  rcdsr 20370  Unitcui 20371  Irredcir 20372  RPrimecrpm 20448  IDomncidom 20709
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-tpos 8249  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-nn 12264  df-2 12326  df-3 12327  df-sets 17197  df-slot 17215  df-ndx 17227  df-base 17245  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-0g 17487  df-mgm 18665  df-sgrp 18744  df-mnd 18760  df-grp 18966  df-minusg 18967  df-sbg 18968  df-cmn 19814  df-abl 19815  df-mgp 20152  df-rng 20170  df-ur 20199  df-ring 20252  df-cring 20253  df-oppr 20350  df-dvdsr 20373  df-unit 20374  df-irred 20375  df-rprm 20449  df-nzr 20529  df-domn 20711  df-idom 20712
This theorem is referenced by:  rprmirredb  33539
  Copyright terms: Public domain W3C validator