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 33561
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 33548 . . 3 (𝜑𝑄 ∈ (Base‘𝑅))
6 eqid 2734 . . . 4 (Unit‘𝑅) = (Unit‘𝑅)
72, 6, 3, 4rprmnunit 33551 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑄 ∈ (Unit‘𝑅))
85, 7eldifd 3910 . 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 33550 . . . . . . . . . 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 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 33560 . . . . . . . 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 20658 . . . . . . . . . . 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 20188 . . . . . . . . . 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 2771 . . . . . . . . 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 33560 . . . . . . . 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 20659 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
451, 11dvdsrid 20301 . . . . . . . . . . 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 5124 . . . . . . . 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 33549 . . . . . . 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 2734 . . 3 ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅)) = ((Base‘𝑅) ∖ (Unit‘𝑅))
581, 6, 56, 57, 10isirred 20353 . 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 5096  cfv 6490  (class class class)co 7356  Basecbs 17134  .rcmulr 17176  0gc0g 17357  Ringcrg 20166  rcdsr 20288  Unitcui 20289  Irredcir 20290  RPrimecrpm 20366  IDomncidom 20624
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 2706  ax-rep 5222  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-cnex 11080  ax-resscn 11081  ax-1cn 11082  ax-icn 11083  ax-addcl 11084  ax-addrcl 11085  ax-mulcl 11086  ax-mulrcl 11087  ax-mulcom 11088  ax-addass 11089  ax-mulass 11090  ax-distr 11091  ax-i2m1 11092  ax-1ne0 11093  ax-1rid 11094  ax-rnegex 11095  ax-rrecex 11096  ax-cnre 11097  ax-pre-lttri 11098  ax-pre-lttrn 11099  ax-pre-ltadd 11100  ax-pre-mulgt0 11101
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 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  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 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-tpos 8166  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8633  df-en 8882  df-dom 8883  df-sdom 8884  df-pnf 11166  df-mnf 11167  df-xr 11168  df-ltxr 11169  df-le 11170  df-sub 11364  df-neg 11365  df-nn 12144  df-2 12206  df-3 12207  df-sets 17089  df-slot 17107  df-ndx 17119  df-base 17135  df-plusg 17188  df-mulr 17189  df-0g 17359  df-mgm 18563  df-sgrp 18642  df-mnd 18658  df-grp 18864  df-minusg 18865  df-sbg 18866  df-cmn 19709  df-abl 19710  df-mgp 20074  df-rng 20086  df-ur 20115  df-ring 20168  df-cring 20169  df-oppr 20271  df-dvdsr 20291  df-unit 20292  df-irred 20293  df-rprm 20367  df-nzr 20444  df-domn 20626  df-idom 20627
This theorem is referenced by:  rprmirredb  33562
  Copyright terms: Public domain W3C validator