Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  zartopn Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem zartopn 34246
Description: The Zariski topology is a topology, and its closed sets are images by 𝑉 of the ideals of 𝑅. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jun-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
zartop.1 𝑆 = (Spec‘𝑅)
zartop.2 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
zarcls.1 𝑃 = (PrmIdeal‘𝑅)
zarcls.2 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗})
Assertion
Ref Expression
zartopn (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽)))
Distinct variable groups:   𝑃,𝑖,𝑗   𝑅,𝑖,𝑗   𝑖,𝑉
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑖,𝑗)   𝐽(𝑖,𝑗)   𝑉(𝑗)

Proof of Theorem zartopn
Dummy variables 𝑠 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 4035 . . . . . . . 8 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃
2 zarcls.1 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (PrmIdeal‘𝑅)
32fvexi 6897 . . . . . . . . 9 𝑃 ∈ V
43elpw2 5306 . . . . . . . 8 ({𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 ↔ {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃)
51, 4mpbir 234 . . . . . . 7 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
65rgenw 3083 . . . . . 6 𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅){𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
7 zarcls.2 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗})
87rnmptss 7120 . . . . . 6 (∀𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅){𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 → ran 𝑉 ⊆ 𝒫 𝑃)
96, 8ax-mp 5 . . . . 5 ran 𝑉 ⊆ 𝒫 𝑃
109a1i 11 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → ran 𝑉 ⊆ 𝒫 𝑃)
11 crngring 20328 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
122rabeqi 3429 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} = {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗}
1312mpteq2i 5208 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗}) = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
147, 13eqtri 2786 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
15 eqid 2763 . . . . . . 7 (0g𝑅) = (0g𝑅)
1614, 2, 15zarcls0 34239 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) = 𝑃)
177funmpt2 6577 . . . . . . 7 Fun 𝑉
18 eqid 2763 . . . . . . . . 9 (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
1918, 15lidl0 21337 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ (LIdeal‘𝑅))
203rabex 5311 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ V
2120, 7dmmpti 6681 . . . . . . . 8 dom 𝑉 = (LIdeal‘𝑅)
2219, 21eleqtrrdi 2874 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉)
23 fvelrn 7073 . . . . . . 7 ((Fun 𝑉 ∧ {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2417, 22, 23sylancr 598 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2516, 24eqeltrrd 2864 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2611, 25syl 18 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2714zarclsint 34243 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑧 ⊆ ran 𝑉𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ∈ ran 𝑉)
2810, 26, 27ismred 17655 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ran 𝑉 ∈ (Moore‘𝑃))
29 eqid 2763 . . . . . . . 8 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
3021, 29lidl1 21340 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3111, 30syl 18 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3231, 21eleqtrdi 2873 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅))
3314, 29zarcls1 34240 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ((𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅ ↔ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)))
3429, 33mpbiri 261 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3532, 34mpdan 699 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3617a1i 11 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → Fun 𝑉)
37 fvelrn 7073 . . . . 5 ((Fun 𝑉 ∧ (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3836, 31, 37syl2anc 595 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3935, 38eqeltrrd 2864 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ∅ ∈ ran 𝑉)
4014zarclsun 34241 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑥 ∈ ran 𝑉𝑦 ∈ ran 𝑉) → (𝑥𝑦) ∈ ran 𝑉)
41 eqid 2763 . . 3 {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}
4228, 39, 40, 41mretopd 23230 . 2 (𝑅 ∈ CRing → ({𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})))
43 zartop.1 . . . . . 6 𝑆 = (Spec‘𝑅)
44 zartop.2 . . . . . 6 𝐽 = (TopOpen‘𝑆)
4543, 44, 2, 7zarcls 34245 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4611, 45syl 18 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4746eleq1d 2848 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ↔ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOn‘𝑃)))
4846fveq2d 6887 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (Clsd‘𝐽) = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}))
4948eqeq2d 2774 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽) ↔ ran 𝑉 = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})))
5047, 49anbi12d 643 . 2 (𝑅 ∈ CRing → ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽)) ↔ ({𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}))))
5142, 50mpbird 260 1 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 400   = wceq 1570  wcel 2143  wral 3079  {crab 3416  cdif 3903  wss 3906  c0 4287  𝒫 cpw 4563  {csn 4590  cmpt 5193  dom cdm 5663  ran crn 5664  Fun wfun 6532  cfv 6538  Basecbs 17270  TopOpenctopn 17475  0gc0g 17493  Ringcrg 20316  CRingccrg 20317  LIdealclidl 21311  PrmIdealcprmidl 21441  TopOnctopon 23048  Clsdccld 23154  Speccrspec 34233
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-ac2 10448  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-tp 4595  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-iin 4960  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-rpss 7722  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-oadd 8458  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-dju 9888  df-card 9926  df-ac 10101  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-4 12306  df-5 12307  df-6 12308  df-7 12309  df-8 12310  df-9 12311  df-n0 12506  df-z 12593  df-dec 12713  df-uz 12864  df-fz 13537  df-struct 17208  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-mulr 17325  df-sca 17327  df-vsca 17328  df-ip 17329  df-tset 17330  df-ple 17331  df-rest 17476  df-topn 17477  df-0g 17495  df-mre 17639  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-submnd 18843  df-grp 19004  df-minusg 19005  df-sbg 19006  df-subg 19190  df-cntz 19388  df-lsm 19707  df-cmn 19853  df-abl 19854  df-mgp 20218  df-rng 20232  df-ur 20265  df-ring 20318  df-cring 20319  df-subrg 20656  df-lmod 20964  df-lss 21034  df-lsp 21074  df-sra 21275  df-rgmod 21276  df-lidl 21313  df-rsp 21314  df-prmidl 21442  df-lpidl 21471  df-top 23032  df-topon 23049  df-cld 23157  df-mxidl 33724  df-idlsrg 33772  df-rspec 34234
This theorem is referenced by:  zartop  34247  zartopon  34248  zart0  34250  zarmxt1  34251  zarcmplem  34252  rhmpreimacn  34256
  Copyright terms: Public domain W3C validator