Theorem srg1zr 20175

Description: The only semiring with a base set consisting of one element is the zero ring (at least if its operations are internal binary operations). (Contributed by FL, 13-Feb-2010.) (Revised by AV, 25-Jan-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
srg1zr.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
srg1zr.p	⊢ + = (+g‘𝑅)
srg1zr.t	⊢ ∗ = (.r‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
srg1zr	⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ ( + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ∧ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩})))

Proof of Theorem srg1zr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pm4.24 563	. 2 ⊢ (𝐵 = {𝑍} ↔ (𝐵 = {𝑍} ∧ 𝐵 = {𝑍}))
2		srgmnd 20150	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → 𝑅 ∈ Mnd)
3	2	3ad2ant1 1133	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) → 𝑅 ∈ Mnd)
4	3	adantr 480	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Mnd)
5		mndmgm 18719	. . . . 5 ⊢ (𝑅 ∈ Mnd → 𝑅 ∈ Mgm)
6	4, 5	syl 17	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Mgm)
7		simpr 484	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑍 ∈ 𝐵)
8		simpl2 1193	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → + Fn (𝐵 × 𝐵))
9		srg1zr.b	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
10		srg1zr.p	. . . . 5 ⊢ + = (+g‘𝑅)
11	9, 10	mgmb1mgm1 18633	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Mgm ∧ 𝑍 ∈ 𝐵 ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵)) → (𝐵 = {𝑍} ↔ + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
12	6, 7, 8, 11	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
13		simpl1 1192	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ SRing)
14		eqid 2735	. . . . . . 7 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
15	14	srgmgp 20151	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
16		mndmgm 18719	. . . . . 6 ⊢ ((mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mgm)
17	13, 15, 16	3syl 18	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mgm)
18		srg1zr.t	. . . . . . . . . 10 ⊢ ∗ = (.r‘𝑅)
19	14, 18	mgpplusg 20104	. . . . . . . . 9 ⊢ ∗ = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
20	19	fneq1i 6635	. . . . . . . 8 ⊢ ( ∗ Fn (𝐵 × 𝐵) ↔ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
21	20	biimpi 216	. . . . . . 7 ⊢ ( ∗ Fn (𝐵 × 𝐵) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
22	21	3ad2ant3 1135	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
23	22	adantr 480	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
24	14, 9	mgpbas 20105	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
25		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
26	24, 25	mgmb1mgm1 18633	. . . . 5 ⊢ (((mulGrp‘𝑅) ∈ Mgm ∧ 𝑍 ∈ 𝐵 ∧ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵)) → (𝐵 = {𝑍} ↔ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
27	17, 7, 23, 26	syl3anc 1373	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
28	19	eqcomi 2744	. . . . . 6 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = ∗
29	28	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = ∗ )
30	29	eqeq1d 2737	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → ((+g‘(mulGrp‘𝑅)) = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ↔ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
31	27, 30	bitrd 279	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
32	12, 31	anbi12d 632	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → ((𝐵 = {𝑍} ∧ 𝐵 = {𝑍}) ↔ ( + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ∧ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩})))
33	1, 32	bitrid 283	1 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ ( + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ∧ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩})))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2108  {csn 4601  ⟨cop 4607   × cxp 5652   Fn wfn 6526  ‘cfv 6531  Basecbs 17228  +_gcplusg 17271  ._rcmulr 17272  Mgmcmgm 18616  Mndcmnd 18712  mulGrpcmgp 20100  SRingcsrg 20146

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8719  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-nn 12241  df-2 12303  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-plusg 17284  df-plusf 18617  df-mgm 18618  df-sgrp 18697  df-mnd 18713  df-cmn 19763  df-mgp 20101  df-srg 20147

This theorem is referenced by:  srgen1zr  20176  ring1zr  20736