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 34035
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 4021 . . . . . . . 8 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃
2 zarcls.1 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (PrmIdeal‘𝑅)
32fvexi 6848 . . . . . . . . 9 𝑃 ∈ V
43elpw2 5271 . . . . . . . 8 ({𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 ↔ {𝑗𝑃𝑖𝑗} ⊆ 𝑃)
51, 4mpbir 231 . . . . . . 7 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
65rgenw 3056 . . . . . 6 𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅){𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
7 zarcls.2 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗})
87rnmptss 7069 . . . . . 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 20217 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → 𝑅 ∈ Ring)
122rabeqi 3403 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} = {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗}
1312mpteq2i 5182 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗𝑃𝑖𝑗}) = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
147, 13eqtri 2760 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdeal‘𝑅) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdeal‘𝑅) ∣ 𝑖𝑗})
15 eqid 2737 . . . . . . 7 (0g𝑅) = (0g𝑅)
1614, 2, 15zarcls0 34028 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) = 𝑃)
177funmpt2 6531 . . . . . . 7 Fun 𝑉
18 eqid 2737 . . . . . . . . 9 (LIdeal‘𝑅) = (LIdeal‘𝑅)
1918, 15lidl0 21220 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ (LIdeal‘𝑅))
203rabex 5276 . . . . . . . . 9 {𝑗𝑃𝑖𝑗} ∈ V
2120, 7dmmpti 6636 . . . . . . . 8 dom 𝑉 = (LIdeal‘𝑅)
2219, 21eleqtrrdi 2848 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉)
23 fvelrn 7022 . . . . . . 7 ((Fun 𝑉 ∧ {(0g𝑅)} ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2417, 22, 23sylancr 588 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring → (𝑉‘{(0g𝑅)}) ∈ ran 𝑉)
2516, 24eqeltrrd 2838 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2611, 25syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2714zarclsint 34032 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑧 ⊆ ran 𝑉𝑧 ≠ ∅) → 𝑧 ∈ ran 𝑉)
2810, 26, 27ismred 17555 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ran 𝑉 ∈ (Moore‘𝑃))
29 eqid 2737 . . . . . . . 8 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
3021, 29lidl1 21223 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3111, 30syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉)
3231, 21eleqtrdi 2847 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅))
3314, 29zarcls1 34029 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → ((𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅ ↔ (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)))
3429, 33mpbiri 258 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Base‘𝑅) ∈ (LIdeal‘𝑅)) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3532, 34mpdan 688 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) = ∅)
3617a1i 11 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing → Fun 𝑉)
37 fvelrn 7022 . . . . 5 ((Fun 𝑉 ∧ (Base‘𝑅) ∈ dom 𝑉) → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3836, 31, 37syl2anc 585 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (𝑉‘(Base‘𝑅)) ∈ ran 𝑉)
3935, 38eqeltrrd 2838 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → ∅ ∈ ran 𝑉)
4014zarclsun 34030 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑥 ∈ ran 𝑉𝑦 ∈ ran 𝑉) → (𝑥𝑦) ∈ ran 𝑉)
41 eqid 2737 . . 3 {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}
4228, 39, 40, 41mretopd 23067 . 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 34034 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4611, 45syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})
4746eleq1d 2822 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ↔ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOn‘𝑃)))
4846fveq2d 6838 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing → (Clsd‘𝐽) = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉}))
4948eqeq2d 2748 . . 3 (𝑅 ∈ CRing → (ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽) ↔ ran 𝑉 = (Clsd‘{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃𝑠) ∈ ran 𝑉})))
5047, 49anbi12d 633 . 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 257 1 (𝑅 ∈ CRing → (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑃) ∧ ran 𝑉 = (Clsd‘𝐽)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1542  wcel 2114  wral 3052  {crab 3390  cdif 3887  wss 3890  c0 4274  𝒫 cpw 4542  {csn 4568  cmpt 5167  dom cdm 5624  ran crn 5625  Fun wfun 6486  cfv 6492  Basecbs 17170  TopOpenctopn 17375  0gc0g 17393  Ringcrg 20205  CRingccrg 20206  LIdealclidl 21196  TopOnctopon 22885  Clsdccld 22991  PrmIdealcprmidl 33510  Speccrspec 34022
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5302  ax-pr 5370  ax-un 7682  ax-ac2 10376  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-int 4891  df-iun 4936  df-iin 4937  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-se 5578  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-isom 6501  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 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8342  df-1o 8398  df-oadd 8402  df-er 8636  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-fin 8890  df-dju 9816  df-card 9854  df-ac 10029  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-dec 12636  df-uz 12780  df-fz 13453  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-mulr 17225  df-sca 17227  df-vsca 17228  df-ip 17229  df-tset 17230  df-ple 17231  df-rest 17376  df-topn 17377  df-0g 17395  df-mre 17539  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-mnd 18694  df-submnd 18743  df-grp 18903  df-minusg 18904  df-sbg 18905  df-subg 19090  df-cntz 19283  df-lsm 19602  df-cmn 19748  df-abl 19749  df-mgp 20113  df-rng 20125  df-ur 20154  df-ring 20207  df-cring 20208  df-subrg 20538  df-lmod 20848  df-lss 20918  df-lsp 20958  df-sra 21160  df-rgmod 21161  df-lidl 21198  df-rsp 21199  df-lpidl 21312  df-top 22869  df-topon 22886  df-cld 22994  df-prmidl 33511  df-mxidl 33535  df-idlsrg 33576  df-rspec 34023
This theorem is referenced by:  zartop  34036  zartopon  34037  zart0  34039  zarmxt1  34040  zarcmplem  34041  rhmpreimacn  34045
  Copyright terms: Public domain W3C validator