Theorem srg1zr 19002

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		pm4.24 556	. 2 ⊢ (𝐵 = {𝑍} ↔ (𝐵 = {𝑍} ∧ 𝐵 = {𝑍}))
2		srgmnd 18982	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → 𝑅 ∈ Mnd)
3	2	3ad2ant1 1113	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) → 𝑅 ∈ Mnd)
4	3	adantr 473	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Mnd)
5		mndmgm 17768	. . . . 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 477	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑍 ∈ 𝐵)
8		simpl2 1172	. . . 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 17722	. . . 4 ⊢ ((𝑅 ∈ Mgm ∧ 𝑍 ∈ 𝐵 ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵)) → (𝐵 = {𝑍} ↔ + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
12	6, 7, 8, 11	syl3anc 1351	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
13		simpl1 1171	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ SRing)
14		eqid 2779	. . . . . . 7 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
15	14	srgmgp 18983	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
16		mndmgm 17768	. . . . . 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 18966	. . . . . . . . 9 ⊢ ∗ = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
20	19	fneq1i 6283	. . . . . . . 8 ⊢ ( ∗ Fn (𝐵 × 𝐵) ↔ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
21	20	biimpi 208	. . . . . . 7 ⊢ ( ∗ Fn (𝐵 × 𝐵) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
22	21	3ad2ant3 1115	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
23	22	adantr 473	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (+g‘(mulGrp‘𝑅)) Fn (𝐵 × 𝐵))
24	14, 9	mgpbas 18968	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
25		eqid 2779	. . . . . 6 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
26	24, 25	mgmb1mgm1 17722	. . . . 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 1351	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
28	19	eqcomi 2788	. . . . . 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 2781	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → ((+g‘(mulGrp‘𝑅)) = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ↔ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
31	27, 30	bitrd 271	. . 3 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩}))
32	12, 31	anbi12d 621	. 2 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → ((𝐵 = {𝑍} ∧ 𝐵 = {𝑍}) ↔ ( + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ∧ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩})))
33	1, 32	syl5bb 275	1 ⊢ (((𝑅 ∈ SRing ∧ + Fn (𝐵 × 𝐵) ∧ ∗ Fn (𝐵 × 𝐵)) ∧ 𝑍 ∈ 𝐵) → (𝐵 = {𝑍} ↔ ( + = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩} ∧ ∗ = {⟨⟨𝑍, 𝑍⟩, 𝑍⟩})))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   ∧ w3a 1068   = wceq 1507   ∈ wcel 2050  {csn 4441  ⟨cop 4447   × cxp 5405   Fn wfn 6183  ‘cfv 6188  Basecbs 16339  +_gcplusg 16421  ._rcmulr 16422  Mgmcmgm 17708  Mndcmnd 17762  mulGrpcmgp 18962  SRingcsrg 18978

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1758  ax-4 1772  ax-5 1869  ax-6 1928  ax-7 1965  ax-8 2052  ax-9 2059  ax-10 2079  ax-11 2093  ax-12 2106  ax-13 2301  ax-ext 2751  ax-sep 5060  ax-nul 5067  ax-pow 5119  ax-pr 5186  ax-un 7279  ax-cnex 10391  ax-resscn 10392  ax-1cn 10393  ax-icn 10394  ax-addcl 10395  ax-addrcl 10396  ax-mulcl 10397  ax-mulrcl 10398  ax-mulcom 10399  ax-addass 10400  ax-mulass 10401  ax-distr 10402  ax-i2m1 10403  ax-1ne0 10404  ax-1rid 10405  ax-rnegex 10406  ax-rrecex 10407  ax-cnre 10408  ax-pre-lttri 10409  ax-pre-lttrn 10410  ax-pre-ltadd 10411  ax-pre-mulgt0 10412

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 834  df-3or 1069  df-3an 1070  df-tru 1510  df-ex 1743  df-nf 1747  df-sb 2016  df-mo 2547  df-eu 2584  df-clab 2760  df-cleq 2772  df-clel 2847  df-nfc 2919  df-ne 2969  df-nel 3075  df-ral 3094  df-rex 3095  df-reu 3096  df-rab 3098  df-v 3418  df-sbc 3683  df-csb 3788  df-dif 3833  df-un 3835  df-in 3837  df-ss 3844  df-pss 3846  df-nul 4180  df-if 4351  df-pw 4424  df-sn 4442  df-pr 4444  df-tp 4446  df-op 4448  df-uni 4713  df-iun 4794  df-br 4930  df-opab 4992  df-mpt 5009  df-tr 5031  df-id 5312  df-eprel 5317  df-po 5326  df-so 5327  df-fr 5366  df-we 5368  df-xp 5413  df-rel 5414  df-cnv 5415  df-co 5416  df-dm 5417  df-rn 5418  df-res 5419  df-ima 5420  df-pred 5986  df-ord 6032  df-on 6033  df-lim 6034  df-suc 6035  df-iota 6152  df-fun 6190  df-fn 6191  df-f 6192  df-f1 6193  df-fo 6194  df-f1o 6195  df-fv 6196  df-riota 6937  df-ov 6979  df-oprab 6980  df-mpo 6981  df-om 7397  df-1st 7501  df-2nd 7502  df-wrecs 7750  df-recs 7812  df-rdg 7850  df-er 8089  df-en 8307  df-dom 8308  df-sdom 8309  df-pnf 10476  df-mnf 10477  df-xr 10478  df-ltxr 10479  df-le 10480  df-sub 10672  df-neg 10673  df-nn 11440  df-2 11503  df-ndx 16342  df-slot 16343  df-base 16345  df-sets 16346  df-plusg 16434  df-plusf 17709  df-mgm 17710  df-sgrp 17752  df-mnd 17763  df-cmn 18668  df-mgp 18963  df-srg 18979

This theorem is referenced by:  srgen1zr  19003  ring1zr  19769