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 32850
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 = (Specβ€˜π‘…)
zartop.2 𝐽 = (TopOpenβ€˜π‘†)
zarcls.1 𝑃 = (PrmIdealβ€˜π‘…)
zarcls.2 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ↦ {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗})
Assertion
Ref Expression
zartopn (𝑅 ∈ CRing β†’ (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ∧ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜π½)))
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 π‘₯ 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ssrab2 4077 . . . . . . . 8 {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} βŠ† 𝑃
2 zarcls.1 . . . . . . . . . 10 𝑃 = (PrmIdealβ€˜π‘…)
32fvexi 6905 . . . . . . . . 9 𝑃 ∈ V
43elpw2 5345 . . . . . . . 8 ({𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 ↔ {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} βŠ† 𝑃)
51, 4mpbir 230 . . . . . . 7 {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
65rgenw 3065 . . . . . 6 βˆ€π‘– ∈ (LIdealβ€˜π‘…){𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} ∈ 𝒫 𝑃
7 zarcls.2 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ↦ {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗})
87rnmptss 7121 . . . . . 6 (βˆ€π‘– ∈ (LIdealβ€˜π‘…){𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} ∈ 𝒫 𝑃 β†’ ran 𝑉 βŠ† 𝒫 𝑃)
96, 8ax-mp 5 . . . . 5 ran 𝑉 βŠ† 𝒫 𝑃
109a1i 11 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ ran 𝑉 βŠ† 𝒫 𝑃)
11 crngring 20067 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑅 ∈ Ring)
122rabeqi 3445 . . . . . . . . 9 {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} = {𝑗 ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…) ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗}
1312mpteq2i 5253 . . . . . . . 8 (𝑖 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ↦ {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗}) = (𝑖 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…) ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗})
147, 13eqtri 2760 . . . . . . 7 𝑉 = (𝑖 ∈ (LIdealβ€˜π‘…) ↦ {𝑗 ∈ (PrmIdealβ€˜π‘…) ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗})
15 eqid 2732 . . . . . . 7 (0gβ€˜π‘…) = (0gβ€˜π‘…)
1614, 2, 15zarcls0 32843 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring β†’ (π‘‰β€˜{(0gβ€˜π‘…)}) = 𝑃)
177funmpt2 6587 . . . . . . 7 Fun 𝑉
18 eqid 2732 . . . . . . . . 9 (LIdealβ€˜π‘…) = (LIdealβ€˜π‘…)
1918, 15lidl0 20843 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring β†’ {(0gβ€˜π‘…)} ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
203rabex 5332 . . . . . . . . 9 {𝑗 ∈ 𝑃 ∣ 𝑖 βŠ† 𝑗} ∈ V
2120, 7dmmpti 6694 . . . . . . . 8 dom 𝑉 = (LIdealβ€˜π‘…)
2219, 21eleqtrrdi 2844 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring β†’ {(0gβ€˜π‘…)} ∈ dom 𝑉)
23 fvelrn 7078 . . . . . . 7 ((Fun 𝑉 ∧ {(0gβ€˜π‘…)} ∈ dom 𝑉) β†’ (π‘‰β€˜{(0gβ€˜π‘…)}) ∈ ran 𝑉)
2417, 22, 23sylancr 587 . . . . . 6 (𝑅 ∈ Ring β†’ (π‘‰β€˜{(0gβ€˜π‘…)}) ∈ ran 𝑉)
2516, 24eqeltrrd 2834 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2611, 25syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝑃 ∈ ran 𝑉)
2714zarclsint 32847 . . . 4 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑧 βŠ† ran 𝑉 ∧ 𝑧 β‰  βˆ…) β†’ ∩ 𝑧 ∈ ran 𝑉)
2810, 26, 27ismred 17545 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ ran 𝑉 ∈ (Mooreβ€˜π‘ƒ))
29 eqid 2732 . . . . . . . 8 (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)
3021, 29lidl1 20844 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ dom 𝑉)
3111, 30syl 17 . . . . . 6 (𝑅 ∈ CRing β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ dom 𝑉)
3231, 21eleqtrdi 2843 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ (Baseβ€˜π‘…) ∈ (LIdealβ€˜π‘…))
3314, 29zarcls1 32844 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Baseβ€˜π‘…) ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) β†’ ((π‘‰β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = βˆ… ↔ (Baseβ€˜π‘…) = (Baseβ€˜π‘…)))
3429, 33mpbiri 257 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ (Baseβ€˜π‘…) ∈ (LIdealβ€˜π‘…)) β†’ (π‘‰β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = βˆ…)
3532, 34mpdan 685 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ (π‘‰β€˜(Baseβ€˜π‘…)) = βˆ…)
3617a1i 11 . . . . 5 (𝑅 ∈ CRing β†’ Fun 𝑉)
37 fvelrn 7078 . . . . 5 ((Fun 𝑉 ∧ (Baseβ€˜π‘…) ∈ dom 𝑉) β†’ (π‘‰β€˜(Baseβ€˜π‘…)) ∈ ran 𝑉)
3836, 31, 37syl2anc 584 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ (π‘‰β€˜(Baseβ€˜π‘…)) ∈ ran 𝑉)
3935, 38eqeltrrd 2834 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ βˆ… ∈ ran 𝑉)
4014zarclsun 32845 . . 3 ((𝑅 ∈ CRing ∧ π‘₯ ∈ ran 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝑉) β†’ (π‘₯ βˆͺ 𝑦) ∈ ran 𝑉)
41 eqid 2732 . . 3 {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉} = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉}
4228, 39, 40, 41mretopd 22595 . 2 (𝑅 ∈ CRing β†’ ({𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ∧ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉})))
43 zartop.1 . . . . . 6 𝑆 = (Specβ€˜π‘…)
44 zartop.2 . . . . . 6 𝐽 = (TopOpenβ€˜π‘†)
4543, 44, 2, 7zarcls 32849 . . . . 5 (𝑅 ∈ Ring β†’ 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉})
4611, 45syl 17 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ 𝐽 = {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉})
4746eleq1d 2818 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ↔ {𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ)))
4846fveq2d 6895 . . . 4 (𝑅 ∈ CRing β†’ (Clsdβ€˜π½) = (Clsdβ€˜{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉}))
4948eqeq2d 2743 . . 3 (𝑅 ∈ CRing β†’ (ran 𝑉 = (Clsdβ€˜π½) ↔ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉})))
5047, 49anbi12d 631 . 2 (𝑅 ∈ CRing β†’ ((𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ∧ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜π½)) ↔ ({𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉} ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ∧ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜{𝑠 ∈ 𝒫 𝑃 ∣ (𝑃 βˆ– 𝑠) ∈ ran 𝑉}))))
5142, 50mpbird 256 1 (𝑅 ∈ CRing β†’ (𝐽 ∈ (TopOnβ€˜π‘ƒ) ∧ ran 𝑉 = (Clsdβ€˜π½)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  {crab 3432   βˆ– cdif 3945   βŠ† wss 3948  βˆ…c0 4322  π’« cpw 4602  {csn 4628   ↦ cmpt 5231  dom cdm 5676  ran crn 5677  Fun wfun 6537  β€˜cfv 6543  Basecbs 17143  TopOpenctopn 17366  0gc0g 17384  Ringcrg 20055  CRingccrg 20056  LIdealclidl 20782  TopOnctopon 22411  Clsdccld 22519  PrmIdealcprmidl 32548  Speccrspec 32837
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-ac2 10457  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-iin 5000  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  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 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-rpss 7712  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-oadd 8469  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-dju 9895  df-card 9933  df-ac 10110  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-fz 13484  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-sca 17212  df-vsca 17213  df-ip 17214  df-tset 17215  df-ple 17216  df-rest 17367  df-topn 17368  df-0g 17386  df-mre 17529  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-submnd 18671  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-sbg 18823  df-subg 19002  df-cntz 19180  df-lsm 19503  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-ring 20057  df-cring 20058  df-subrg 20316  df-lmod 20472  df-lss 20542  df-lsp 20582  df-sra 20784  df-rgmod 20785  df-lidl 20786  df-rsp 20787  df-lpidl 20880  df-top 22395  df-topon 22412  df-cld 22522  df-prmidl 32549  df-mxidl 32571  df-idlsrg 32610  df-rspec 32838
This theorem is referenced by:  zartop  32851  zartopon  32852  zart0  32854  zarmxt1  32855  zarcmplem  32856  rhmpreimacn  32860
  Copyright terms: Public domain W3C validator