Theorem srabn 25402

Description: The subring algebra over a complete normed ring is a Banach space iff the subring is a closed division ring. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
srabn.a	⊢ 𝐴 = ((subringAlg ‘𝑊)‘𝑆)
srabn.j	⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑊)

Assertion

Ref	Expression
srabn	⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝐴 ∈ Ban ↔ (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ (𝑊 ↾s 𝑆) ∈ DivRing)))

Proof of Theorem srabn

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp2 1149	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝑊 ∈ CMetSp)
2		eqidd 2762	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊))
3		srabn.a	. . . . . . 7 ⊢ 𝐴 = ((subringAlg ‘𝑊)‘𝑆)
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝐴 = ((subringAlg ‘𝑊)‘𝑆))
5		eqid 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝑊) = (Base‘𝑊)
6	5	subrgss 20601	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
7	6	3ad2ant3 1147	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊))
8	4, 7	srabase 21224	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (Base‘𝑊) = (Base‘𝐴))
9	4, 7	srads 21232	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (dist‘𝑊) = (dist‘𝐴))
10	9	reseq1d 5962	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → ((dist‘𝑊) ↾ ((Base‘𝑊) × (Base‘𝑊))) = ((dist‘𝐴) ↾ ((Base‘𝑊) × (Base‘𝑊))))
11	4, 7	sratopn 21231	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (TopOpen‘𝑊) = (TopOpen‘𝐴))
12	2, 8, 10, 11	cmspropd 25391	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝑊 ∈ CMetSp ↔ 𝐴 ∈ CMetSp))
13	1, 12	mpbid 234	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝐴 ∈ CMetSp)
14		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (Scalar‘𝐴) = (Scalar‘𝐴)
15	14	isbn 25380	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ Ban ↔ (𝐴 ∈ NrmVec ∧ 𝐴 ∈ CMetSp ∧ (Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp))
16		3anrot 1111	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ NrmVec ∧ 𝐴 ∈ CMetSp ∧ (Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp) ↔ (𝐴 ∈ CMetSp ∧ (Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec))
17		3anass 1105	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ CMetSp ∧ (Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec) ↔ (𝐴 ∈ CMetSp ∧ ((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec)))
18	15, 16, 17	3bitri 299	. . . 4 ⊢ (𝐴 ∈ Ban ↔ (𝐴 ∈ CMetSp ∧ ((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec)))
19	18	baib 543	. . 3 ⊢ (𝐴 ∈ CMetSp → (𝐴 ∈ Ban ↔ ((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec)))
20	13, 19	syl 17	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝐴 ∈ Ban ↔ ((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec)))
21	4, 7	srasca 21227	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝑊 ↾s 𝑆) = (Scalar‘𝐴))
22	21	eleq1d 2846	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → ((𝑊 ↾s 𝑆) ∈ CMetSp ↔ (Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp))
23		eqid 2761	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ↾s 𝑆) = (𝑊 ↾s 𝑆)
24		srabn.j	. . . . . 6 ⊢ 𝐽 = (TopOpen‘𝑊)
25	23, 5, 24	cmsss 25393	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ⊆ (Base‘𝑊)) → ((𝑊 ↾s 𝑆) ∈ CMetSp ↔ 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽)))
26	1, 7, 25	syl2anc 593	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → ((𝑊 ↾s 𝑆) ∈ CMetSp ↔ 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽)))
27	22, 26	bitr3d 283	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → ((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ↔ 𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽)))
28	3	sranlm 24724	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝐴 ∈ NrmMod)
29	28	3adant2 1143	. . . . 5 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → 𝐴 ∈ NrmMod)
30	14	isnvc2 24739	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ∈ NrmVec ↔ (𝐴 ∈ NrmMod ∧ (Scalar‘𝐴) ∈ DivRing))
31	30	baib 543	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ∈ NrmMod → (𝐴 ∈ NrmVec ↔ (Scalar‘𝐴) ∈ DivRing))
32	29, 31	syl 17	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝐴 ∈ NrmVec ↔ (Scalar‘𝐴) ∈ DivRing))
33	21	eleq1d 2846	. . . 4 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → ((𝑊 ↾s 𝑆) ∈ DivRing ↔ (Scalar‘𝐴) ∈ DivRing))
34	32, 33	bitr4d 284	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝐴 ∈ NrmVec ↔ (𝑊 ↾s 𝑆) ∈ DivRing))
35	27, 34	anbi12d 641	. 2 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (((Scalar‘𝐴) ∈ CMetSp ∧ 𝐴 ∈ NrmVec) ↔ (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ (𝑊 ↾s 𝑆) ∈ DivRing)))
36	20, 35	bitrd 281	1 ⊢ ((𝑊 ∈ NrmRing ∧ 𝑊 ∈ CMetSp ∧ 𝑆 ∈ (SubRing‘𝑊)) → (𝐴 ∈ Ban ↔ (𝑆 ∈ (Clsd‘𝐽) ∧ (𝑊 ↾s 𝑆) ∈ DivRing)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   ∧ w3a 1097   = wceq 1559   ∈ wcel 2141   ⊆ wss 3904   × cxp 5643  ‘cfv 6517  (class class class)co 7392  Basecbs 17228   ↾_s cress 17249  Scalarcsca 17272  distcds 17278  TopOpenctopn 17433  SubRingcsubrg 20598  DivRingcdr 20758  subringAlg csra 21218  Clsdccld 23056  NrmRingcnrg 24619  NrmModcnlm 24620  NrmVeccnvc 24621  CMetSpccms 25374  Bancbn 25375

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-rep 5226  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5321  ax-pr 5389  ax-un 7714  ax-cnex 11126  ax-resscn 11127  ax-1cn 11128  ax-icn 11129  ax-addcl 11130  ax-addrcl 11131  ax-mulcl 11132  ax-mulrcl 11133  ax-mulcom 11134  ax-addass 11135  ax-mulass 11136  ax-distr 11137  ax-i2m1 11138  ax-1ne0 11139  ax-1rid 11140  ax-rnegex 11141  ax-rrecex 11142  ax-cnre 11143  ax-pre-lttri 11144  ax-pre-lttrn 11145  ax-pre-ltadd 11146  ax-pre-mulgt0 11147  ax-pre-sup 11148

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3061  df-ral 3076  df-rex 3086  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-int 4905  df-iun 4950  df-iin 4951  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5540  df-eprel 5545  df-po 5553  df-so 5554  df-fr 5598  df-we 5600  df-xp 5651  df-rel 5652  df-cnv 5653  df-co 5654  df-dm 5655  df-rn 5656  df-res 5657  df-ima 5658  df-pred 6284  df-ord 6345  df-on 6346  df-lim 6347  df-suc 6348  df-iota 6473  df-fun 6519  df-fn 6520  df-f 6521  df-f1 6522  df-fo 6523  df-f1o 6524  df-fv 6525  df-riota 7349  df-ov 7395  df-oprab 7396  df-mpo 7397  df-om 7843  df-1st 7966  df-2nd 7967  df-frecs 8257  df-wrecs 8288  df-recs 8337  df-rdg 8376  df-1o 8432  df-2o 8433  df-er 8673  df-map 8805  df-en 8924  df-dom 8925  df-sdom 8926  df-fin 8927  df-fi 9354  df-sup 9385  df-inf 9386  df-pnf 11215  df-mnf 11216  df-xr 11217  df-ltxr 11218  df-le 11219  df-sub 11413  df-neg 11414  df-div 11842  df-nn 12208  df-2 12277  df-3 12278  df-4 12279  df-5 12280  df-6 12281  df-7 12282  df-8 12283  df-9 12284  df-n0 12479  df-z 12566  df-dec 12686  df-uz 12837  df-q 12947  df-rp 12991  df-xneg 13111  df-xadd 13112  df-xmul 13113  df-ico 13352  df-icc 13353  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-ress 17250  df-plusg 17282  df-mulr 17283  df-sca 17285  df-vsca 17286  df-ip 17287  df-tset 17288  df-ds 17291  df-rest 17434  df-topn 17435  df-0g 17453  df-topgen 17455  df-mgm 18657  df-sgrp 18736  df-mnd 18752  df-grp 18961  df-minusg 18962  df-sbg 18963  df-subg 19148  df-cmn 19805  df-abl 19806  df-mgp 20170  df-rng 20182  df-ur 20211  df-ring 20264  df-subrng 20575  df-subrg 20599  df-abv 20838  df-lmod 20909  df-lvec 21150  df-sra 21220  df-psmet 21396  df-xmet 21397  df-met 21398  df-bl 21399  df-mopn 21400  df-fbas 21401  df-fg 21402  df-top 22934  df-topon 22951  df-topsp 22973  df-bases 22986  df-cld 23059  df-ntr 23060  df-cls 23061  df-nei 23138  df-haus 23355  df-fil 23886  df-flim 23979  df-xms 24360  df-ms 24361  df-nm 24622  df-ngp 24623  df-nrg 24625  df-nlm 24626  df-nvc 24627  df-cfil 25297  df-cmet 25299  df-cms 25377  df-bn 25378

This theorem is referenced by:  rlmbn  25403