Theorem ssdifidl 21522

Description: Let 𝑅 be a ring, and let 𝐼 be an ideal of 𝑅 disjoint with a set 𝑆. Then there exists an ideal 𝑖, maximal among the set 𝑃 of ideals containing 𝐼 and disjoint with 𝑆. (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Jun-2025.)

Hypotheses

Ref	Expression
ssdifidl.1	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
ssdifidl.2	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
ssdifidl.3	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ (LIdeal‘𝑅))
ssdifidl.4	⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝐵)
ssdifidl.5	⊢ (𝜑 → (𝑆 ∩ 𝐼) = ∅)
ssdifidl.6	⊢ 𝑃 = {𝑝 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∣ ((𝑆 ∩ 𝑝) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝑝)}

Assertion

Ref	Expression
ssdifidl	⊢ (𝜑 → ∃𝑖 ∈ 𝑃 ∀𝑗 ∈ 𝑃 ¬ 𝑖 ⊊ 𝑗)

Distinct variable groups:   𝐼,𝑝   𝑃,𝑖,𝑗   𝑅,𝑝   𝑆,𝑝   𝜑,𝑖,𝑗

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑝)   𝐵(𝑖, 𝑗, 𝑝)   𝑃(𝑝)   𝑅(𝑖, 𝑗)   𝑆(𝑖, 𝑗)   𝐼(𝑖, 𝑗)

Proof of Theorem ssdifidl

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ineq2 4170	. . . . . . 7 ⊢ (𝑝 = 𝐼 → (𝑆 ∩ 𝑝) = (𝑆 ∩ 𝐼))
2	1	eqeq1d 2768	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 = 𝐼 → ((𝑆 ∩ 𝑝) = ∅ ↔ (𝑆 ∩ 𝐼) = ∅))
3		sseq2 3966	. . . . . 6 ⊢ (𝑝 = 𝐼 → (𝐼 ⊆ 𝑝 ↔ 𝐼 ⊆ 𝐼))
4	2, 3	anbi12d 644	. . . . 5 ⊢ (𝑝 = 𝐼 → (((𝑆 ∩ 𝑝) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝑝) ↔ ((𝑆 ∩ 𝐼) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝐼)))
5		ssdifidl.3	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ (LIdeal‘𝑅))
6		ssdifidl.5	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑆 ∩ 𝐼) = ∅)
7		ssidd 3963	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ⊆ 𝐼)
8	6, 7	jca 521	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑆 ∩ 𝐼) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝐼))
9	4, 5, 8	elrabd 3655	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ {𝑝 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∣ ((𝑆 ∩ 𝑝) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝑝)})
10		ssdifidl.6	. . . 4 ⊢ 𝑃 = {𝑝 ∈ (LIdeal‘𝑅) ∣ ((𝑆 ∩ 𝑝) = ∅ ∧ 𝐼 ⊆ 𝑝)}
11	9, 10	eleqtrrdi 2877	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ 𝑃)
12	11	ne0d 4298	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ≠ ∅)
13		ssdifidl.1	. . . . 5 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
14		ssdifidl.2	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ Ring)
15	14	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → 𝑅 ∈ Ring)
16	5	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → 𝐼 ∈ (LIdeal‘𝑅))
17		ssdifidl.4	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ⊆ 𝐵)
18	17	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → 𝑆 ⊆ 𝐵)
19	6	adantr 486	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → (𝑆 ∩ 𝐼) = ∅)
20		simpr1 1213	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → 𝑧 ⊆ 𝑃)
21		simpr2 1214	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → 𝑧 ≠ ∅)
22		simpr3 1215	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → [⊊] Or 𝑧)
23	13, 15, 16, 18, 19, 10, 20, 21, 22	ssdifidllem 21521	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧)) → ∪ 𝑧 ∈ 𝑃)
24	23	ex 418	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧) → ∪ 𝑧 ∈ 𝑃))
25	24	alrimiv 1960	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑧((𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧) → ∪ 𝑧 ∈ 𝑃))
26		fvex 6901	. . . 4 ⊢ (LIdeal‘𝑅) ∈ V
27	10, 26	rabex2 5316	. . 3 ⊢ 𝑃 ∈ V
28	27	zornn0 10510	. 2 ⊢ ((𝑃 ≠ ∅ ∧ ∀𝑧((𝑧 ⊆ 𝑃 ∧ 𝑧 ≠ ∅ ∧ [⊊] Or 𝑧) → ∪ 𝑧 ∈ 𝑃)) → ∃𝑖 ∈ 𝑃 ∀𝑗 ∈ 𝑃 ¬ 𝑖 ⊊ 𝑗)
29	12, 25, 28	syl2anc 596	1 ⊢ (𝜑 → ∃𝑖 ∈ 𝑃 ∀𝑗 ∈ 𝑃 ¬ 𝑖 ⊊ 𝑗)

This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103  ∀wal 1568   = wceq 1570   ∈ wcel 2146   ≠ wne 2961  ∀wral 3082  ∃wrex 3092  {crab 3419   ∩ cin 3907   ⊆ wss 3908   ⊊ wpss 3909  ∅c0 4289  ∪ cuni 4877   Or wor 5573  ‘cfv 6543   [⊊] crpss 7732  Basecbs 17294  Ringcrg 20346  LIdealclidl 21367

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-rep 5243  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-ac2 10465  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-int 4918  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-se 5620  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-rpss 7733  df-om 7872  df-1st 7995  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-oadd 8466  df-er 8703  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-dju 9906  df-card 9944  df-ac 10119  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12252  df-2 12321  df-3 12322  df-4 12323  df-5 12324  df-6 12325  df-7 12326  df-8 12327  df-sets 17249  df-slot 17267  df-ndx 17279  df-base 17295  df-ress 17316  df-plusg 17348  df-mulr 17349  df-sca 17351  df-vsca 17352  df-ip 17353  df-0g 17519  df-mgm 18723  df-sgrp 18806  df-mnd 18822  df-grp 19034  df-minusg 19035  df-sbg 19036  df-subg 19220  df-cmn 19883  df-abl 19884  df-mgp 20248  df-rng 20262  df-ur 20295  df-ring 20348  df-subrg 20706  df-lmod 21020  df-lss 21090  df-sra 21331  df-rgmod 21332  df-lidl 21369

This theorem is used by:  ssdifidlprm  21523