MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  subrgugrp Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem subrgugrp 20544
Description: The units of a subring form a subgroup of the unit group of the original ring. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Dec-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
subrgugrp.1 𝑆 = (𝑅 β†Ύs 𝐴)
subrgugrp.2 π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…)
subrgugrp.3 𝑉 = (Unitβ€˜π‘†)
subrgugrp.4 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ)
Assertion
Ref Expression
subrgugrp (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))

Proof of Theorem subrgugrp
Dummy variables π‘₯ 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 subrgugrp.1 . . 3 𝑆 = (𝑅 β†Ύs 𝐴)
2 subrgugrp.2 . . 3 π‘ˆ = (Unitβ€˜π‘…)
3 subrgugrp.3 . . 3 𝑉 = (Unitβ€˜π‘†)
41, 2, 3subrguss 20540 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 βŠ† π‘ˆ)
51subrgring 20527 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑆 ∈ Ring)
6 eqid 2728 . . . 4 (1rβ€˜π‘†) = (1rβ€˜π‘†)
73, 61unit 20327 . . 3 (𝑆 ∈ Ring β†’ (1rβ€˜π‘†) ∈ 𝑉)
8 ne0i 4338 . . 3 ((1rβ€˜π‘†) ∈ 𝑉 β†’ 𝑉 β‰  βˆ…)
95, 7, 83syl 18 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 β‰  βˆ…)
10 eqid 2728 . . . . . . . . . 10 (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘…)
111, 10ressmulr 17297 . . . . . . . . 9 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘†))
12113ad2ant1 1130 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (.rβ€˜π‘…) = (.rβ€˜π‘†))
1312oveqd 7443 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) = (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦))
14 eqid 2728 . . . . . . . . 9 (.rβ€˜π‘†) = (.rβ€˜π‘†)
153, 14unitmulcl 20333 . . . . . . . 8 ((𝑆 ∈ Ring ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦) ∈ 𝑉)
165, 15syl3an1 1160 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘†)𝑦) ∈ 𝑉)
1713, 16eqeltrd 2829 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
18173expa 1115 . . . . 5 (((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
1918ralrimiva 3143 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉)
20 eqid 2728 . . . . . 6 (invrβ€˜π‘…) = (invrβ€˜π‘…)
21 eqid 2728 . . . . . 6 (invrβ€˜π‘†) = (invrβ€˜π‘†)
221, 20, 3, 21subrginv 20541 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) = ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯))
233, 21unitinvcl 20343 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ Ring ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
245, 23sylan 578 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘†)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
2522, 24eqeltrd 2829 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉)
2619, 25jca 510 . . 3 ((𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) ∧ π‘₯ ∈ 𝑉) β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
2726ralrimiva 3143 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))
28 subrgrcl 20529 . . 3 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑅 ∈ Ring)
29 subrgugrp.4 . . . 4 𝐺 = ((mulGrpβ€˜π‘…) β†Ύs π‘ˆ)
302, 29unitgrp 20336 . . 3 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝐺 ∈ Grp)
312, 29unitgrpbas 20335 . . . 4 π‘ˆ = (Baseβ€˜πΊ)
322fvexi 6916 . . . . 5 π‘ˆ ∈ V
33 eqid 2728 . . . . . . 7 (mulGrpβ€˜π‘…) = (mulGrpβ€˜π‘…)
3433, 10mgpplusg 20092 . . . . . 6 (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜(mulGrpβ€˜π‘…))
3529, 34ressplusg 17280 . . . . 5 (π‘ˆ ∈ V β†’ (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜πΊ))
3632, 35ax-mp 5 . . . 4 (.rβ€˜π‘…) = (+gβ€˜πΊ)
372, 29, 20invrfval 20342 . . . 4 (invrβ€˜π‘…) = (invgβ€˜πΊ)
3831, 36, 37issubg2 19110 . . 3 (𝐺 ∈ Grp β†’ (𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ↔ (𝑉 βŠ† π‘ˆ ∧ 𝑉 β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))))
3928, 30, 383syl 18 . 2 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ (𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ↔ (𝑉 βŠ† π‘ˆ ∧ 𝑉 β‰  βˆ… ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑉 (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑉 (π‘₯(.rβ€˜π‘…)𝑦) ∈ 𝑉 ∧ ((invrβ€˜π‘…)β€˜π‘₯) ∈ 𝑉))))
404, 9, 27, 39mpbir3and 1339 1 (𝐴 ∈ (SubRingβ€˜π‘…) β†’ 𝑉 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 394   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   β‰  wne 2937  βˆ€wral 3058  Vcvv 3473   βŠ† wss 3949  βˆ…c0 4326  β€˜cfv 6553  (class class class)co 7426   β†Ύs cress 17218  +gcplusg 17242  .rcmulr 17243  Grpcgrp 18904  SubGrpcsubg 19089  mulGrpcmgp 20088  1rcur 20135  Ringcrg 20187  Unitcui 20308  invrcinvr 20340  SubRingcsubrg 20520
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2699  ax-rep 5289  ax-sep 5303  ax-nul 5310  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7748  ax-cnex 11204  ax-resscn 11205  ax-1cn 11206  ax-icn 11207  ax-addcl 11208  ax-addrcl 11209  ax-mulcl 11210  ax-mulrcl 11211  ax-mulcom 11212  ax-addass 11213  ax-mulass 11214  ax-distr 11215  ax-i2m1 11216  ax-1ne0 11217  ax-1rid 11218  ax-rnegex 11219  ax-rrecex 11220  ax-cnre 11221  ax-pre-lttri 11222  ax-pre-lttrn 11223  ax-pre-ltadd 11224  ax-pre-mulgt0 11225
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3475  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4327  df-if 4533  df-pw 4608  df-sn 4633  df-pr 4635  df-op 4639  df-uni 4913  df-iun 5002  df-br 5153  df-opab 5215  df-mpt 5236  df-tr 5270  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6310  df-ord 6377  df-on 6378  df-lim 6379  df-suc 6380  df-iota 6505  df-fun 6555  df-fn 6556  df-f 6557  df-f1 6558  df-fo 6559  df-f1o 6560  df-fv 6561  df-riota 7382  df-ov 7429  df-oprab 7430  df-mpo 7431  df-om 7879  df-2nd 8002  df-tpos 8240  df-frecs 8295  df-wrecs 8326  df-recs 8400  df-rdg 8439  df-er 8733  df-en 8973  df-dom 8974  df-sdom 8975  df-pnf 11290  df-mnf 11291  df-xr 11292  df-ltxr 11293  df-le 11294  df-sub 11486  df-neg 11487  df-nn 12253  df-2 12315  df-3 12316  df-sets 17142  df-slot 17160  df-ndx 17172  df-base 17190  df-ress 17219  df-plusg 17255  df-mulr 17256  df-0g 17432  df-mgm 18609  df-sgrp 18688  df-mnd 18704  df-grp 18907  df-minusg 18908  df-subg 19092  df-cmn 19751  df-abl 19752  df-mgp 20089  df-rng 20107  df-ur 20136  df-ring 20189  df-oppr 20287  df-dvdsr 20310  df-unit 20311  df-invr 20341  df-subrg 20522
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator