Theorem srg1zr 20150

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 20125	. . . . . . 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 18666	. . . . 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 18580	. . . 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 2736	. . . . . . 7 ⊢ (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
15	14	srgmgp 20126	. . . . . 6 ⊢ (𝑅 ∈ SRing → (mulGrp‘𝑅) ∈ Mnd)
16		mndmgm 18666	. . . . . 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 20079	. . . . . . . . 9 ⊢ ∗ = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
20	19	fneq1i 6589	. . . . . . . 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 20080	. . . . . 6 ⊢ 𝐵 = (Base‘(mulGrp‘𝑅))
25		eqid 2736	. . . . . 6 ⊢ (+g‘(mulGrp‘𝑅)) = (+g‘(mulGrp‘𝑅))
26	24, 25	mgmb1mgm1 18580	. . . . 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 2745	. . . . . 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 2738	. . . 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 1541   ∈ wcel 2113  {csn 4580  ⟨cop 4586   × cxp 5622   Fn wfn 6487  ‘cfv 6492  Basecbs 17136  +_gcplusg 17177  ._rcmulr 17178  Mgmcmgm 18563  Mndcmnd 18659  mulGrpcmgp 20075  SRingcsrg 20121

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 2184  ax-ext 2708  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103

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 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-op 4587  df-uni 4864  df-iun 4948  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-er 8635  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-nn 12146  df-2 12208  df-sets 17091  df-slot 17109  df-ndx 17121  df-base 17137  df-plusg 17190  df-plusf 18564  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-cmn 19711  df-mgp 20076  df-srg 20122

This theorem is referenced by:  srgen1zr  20151  ring1zr  20709