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 34071
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 4014 . . . . . . . 8 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃
2 zarcls.1 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (PrmIdeal‘𝑅)
32fvexi 6845 . . . . . . . . 9 𝑃 ∈ V
43elpw2 5265 . . . . . . . 8 ({𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 ↔ {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃)
51, 4mpbir 233 . . . . . . 7 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
65rgenw 3059 . . . . . 6 𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅){𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
7 zarcls.2 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗})
87rnmptss 7068 . . . . . 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 20221 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
122rabeqi 3406 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} = {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗}
1312mpteq2i 5171 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗}) = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
147, 13eqtri 2764 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
15 eqid 2741 . . . . . . 7 (0g𝑅) = (0g𝑅)
1614, 2, 15zarcls0 34064 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) = 𝑃)
177funmpt2 6528 . . . . . . 7 Fun 𝑉
18 eqid 2741 . . . . . . . . 9 (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
1918, 15lidl0 21227 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ (LIdeal‘𝑅))
203rabex 5270 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ V
2120, 7dmmpti 6633 . . . . . . . 8 dom 𝑉 = (LIdeal‘𝑅)
2219, 21eleqtrrdi 2852 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉)
23 fvelrn 7021 . . . . . . 7 ((Fun 𝑉 ∧ {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2417, 22, 23sylancr 594 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2516, 24eqeltrrd 2842 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2611, 25syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2714zarclsint 34068 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑧 ⊆ ran 𝑉𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ∈ ran 𝑉)
2810, 26, 27ismred 17559 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ran 𝑉 ∈ (Moore‘𝑃))
29 eqid 2741 . . . . . . . 8 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
3021, 29lidl1 21230 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3111, 30syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3231, 21eleqtrdi 2851 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅))
3314, 29zarcls1 34065 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ((𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅ ↔ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)))
3429, 33mpbiri 260 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3532, 34mpdan 694 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3617a1i 11 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → Fun 𝑉)
37 fvelrn 7021 . . . . 5 ((Fun 𝑉 ∧ (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3836, 31, 37syl2anc 591 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3935, 38eqeltrrd 2842 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ∅ ∈ ran 𝑉)
4014zarclsun 34066 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑥 ∈ ran 𝑉𝑦 ∈ ran 𝑉) → (𝑥𝑦) ∈ ran 𝑉)
41 eqid 2741 . . 3 {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}
4228, 39, 40, 41mretopd 23079 . 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 34070 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4611, 45syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4746eleq1d 2826 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ↔ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOn‘𝑃)))
4846fveq2d 6835 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (Clsd‘𝐽) = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}))
4948eqeq2d 2752 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽) ↔ ran 𝑉 = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})))
5047, 49anbi12d 639 . 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 259 1 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 397   = wceq 1548  wcel 2121  wral 3055  {crab 3393  cdif 3882  wss 3885  c0 4264  𝒫 cpw 4532  {csn 4558  cmpt 5156  dom cdm 5621  ran crn 5622  Fun wfun 6483  cfv 6489  Basecbs 17174  TopOpenctopn 17379  0gc0g 17397  Ringcrg 20209  CRingccrg 20210  LIdealclidl 21203  TopOnctopon 22897  Clsdccld 23003  PrmIdealcprmidl 33522  Speccrspec 34058
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1975  ax-7 2016  ax-8 2123  ax-9 2131  ax-10 2154  ax-11 2170  ax-12 2191  ax-ext 2713  ax-rep 5202  ax-sep 5221  ax-nul 5231  ax-pow 5297  ax-pr 5365  ax-un 7682  ax-ac2 10380  ax-cnex 11089  ax-resscn 11090  ax-1cn 11091  ax-icn 11092  ax-addcl 11093  ax-addrcl 11094  ax-mulcl 11095  ax-mulrcl 11096  ax-mulcom 11097  ax-addass 11098  ax-mulass 11099  ax-distr 11100  ax-i2m1 11101  ax-1ne0 11102  ax-1rid 11103  ax-rnegex 11104  ax-rrecex 11105  ax-cnre 11106  ax-pre-lttri 11107  ax-pre-lttrn 11108  ax-pre-ltadd 11109  ax-pre-mulgt0 11110
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 398  df-or 855  df-3or 1094  df-3an 1095  df-tru 1551  df-fal 1561  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2075  df-mo 2545  df-eu 2575  df-clab 2720  df-cleq 2733  df-clel 2816  df-nfc 2890  df-ne 2937  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3066  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3394  df-v 3435  df-sbc 3726  df-csb 3834  df-dif 3888  df-un 3890  df-in 3892  df-ss 3902  df-pss 3905  df-nul 4265  df-if 4458  df-pw 4534  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4842  df-int 4881  df-iun 4926  df-iin 4927  df-br 5076  df-opab 5138  df-mpt 5157  df-tr 5183  df-id 5516  df-eprel 5521  df-po 5529  df-so 5530  df-fr 5574  df-se 5575  df-we 5576  df-xp 5627  df-rel 5628  df-cnv 5629  df-co 5630  df-dm 5631  df-rn 5632  df-res 5633  df-ima 5634  df-pred 6256  df-ord 6317  df-on 6318  df-lim 6319  df-suc 6320  df-iota 6445  df-fun 6491  df-fn 6492  df-f 6493  df-f1 6494  df-fo 6495  df-f1o 6496  df-fv 6497  df-isom 6498  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-rpss 7670  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8225  df-wrecs 8256  df-recs 8305  df-rdg 8343  df-1o 8399  df-oadd 8403  df-er 8637  df-en 8888  df-dom 8889  df-sdom 8890  df-fin 8891  df-dju 9820  df-card 9858  df-ac 10033  df-pnf 11176  df-mnf 11177  df-xr 11178  df-ltxr 11179  df-le 11180  df-sub 11374  df-neg 11375  df-nn 12170  df-2 12239  df-3 12240  df-4 12241  df-5 12242  df-6 12243  df-7 12244  df-8 12245  df-9 12246  df-n0 12433  df-z 12520  df-dec 12640  df-uz 12784  df-fz 13457  df-struct 17112  df-sets 17129  df-slot 17147  df-ndx 17159  df-base 17175  df-ress 17196  df-plusg 17228  df-mulr 17229  df-sca 17231  df-vsca 17232  df-ip 17233  df-tset 17234  df-ple 17235  df-rest 17380  df-topn 17381  df-0g 17399  df-mre 17543  df-mgm 18603  df-sgrp 18682  df-mnd 18698  df-submnd 18747  df-grp 18907  df-minusg 18908  df-sbg 18909  df-subg 19094  df-cntz 19287  df-lsm 19606  df-cmn 19752  df-abl 19753  df-mgp 20117  df-rng 20129  df-ur 20158  df-ring 20211  df-cring 20212  df-subrg 20546  df-lmod 20856  df-lss 20926  df-lsp 20966  df-sra 21167  df-rgmod 21168  df-lidl 21205  df-rsp 21206  df-lpidl 21319  df-top 22881  df-topon 22898  df-cld 23006  df-prmidl 33523  df-mxidl 33547  df-idlsrg 33596  df-rspec 34059
This theorem is referenced by:  zartop  34072  zartopon  34073  zart0  34075  zarmxt1  34076  zarcmplem  34077  rhmpreimacn  34081
  Copyright terms: Public domain W3C validator