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Theorem isrngo 25506
Description: The predicate "is a (unital) ring." Definition of ring with unit in [Schechter] p. 187. (Contributed by Jeff Hankins, 21-Nov-2006.) (Revised by Mario Carneiro, 21-Dec-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
isring.1  |-  X  =  ran  G
Assertion
Ref Expression
isrngo  |-  ( H  e.  A  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps  <->  ( ( G  e.  AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    x, y,
z, G    x, H, y, z    x, X, y, z
Allowed substitution hints:    A( x, y, z)

Proof of Theorem isrngo
Dummy variables  g  h are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-br 4457 . . . 4  |-  ( G
RingOps H  <->  <. G ,  H >.  e.  RingOps )
2 relrngo 25505 . . . . 5  |-  Rel  RingOps
32brrelexi 5049 . . . 4  |-  ( G
RingOps H  ->  G  e.  _V )
41, 3sylbir 213 . . 3  |-  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps 
->  G  e.  _V )
54a1i 11 . 2  |-  ( H  e.  A  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps 
->  G  e.  _V ) )
6 elex 3118 . . . 4  |-  ( G  e.  AbelOp  ->  G  e.  _V )
76ad2antrr 725 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) ) )  ->  G  e.  _V )
87a1i 11 . 2  |-  ( H  e.  A  ->  (
( ( G  e. 
AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )  ->  G  e.  _V ) )
9 df-rngo 25504 . . . . 5  |-  RingOps  =  { <. g ,  h >.  |  ( ( g  e. 
AbelOp  /\  h : ( ran  g  X.  ran  g ) --> ran  g
)  /\  ( A. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  ( x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  /\  E. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  (
y h x )  =  y ) ) ) }
109eleq2i 2535 . . . 4  |-  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps  <->  <. G ,  H >.  e. 
{ <. g ,  h >.  |  ( ( g  e.  AbelOp  /\  h :
( ran  g  X.  ran  g ) --> ran  g
)  /\  ( A. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  ( x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  /\  E. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  (
y h x )  =  y ) ) ) } )
11 simpl 457 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  g  =  G )
1211eleq1d 2526 . . . . . . 7  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( g  e.  AbelOp  <->  G  e.  AbelOp ) )
13 simpr 461 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  h  =  H )
1411rneqd 5240 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ran  g  =  ran  G )
15 isring.1 . . . . . . . . . 10  |-  X  =  ran  G
1614, 15syl6eqr 2516 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ran  g  =  X )
1716sqxpeqd 5034 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ran  g  X. 
ran  g )  =  ( X  X.  X
) )
1813, 17, 16feq123d 5727 . . . . . . 7  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( h : ( ran  g  X.  ran  g ) --> ran  g  <->  H : ( X  X.  X ) --> X ) )
1912, 18anbi12d 710 . . . . . 6  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( g  e. 
AbelOp  /\  h : ( ran  g  X.  ran  g ) --> ran  g
)  <->  ( G  e. 
AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X ) ) )
2013oveqd 6313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( x h y )  =  ( x H y ) )
21 eqidd 2458 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  z  =  z )
2213, 20, 21oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x h y ) h z )  =  ( ( x H y ) H z ) )
23 eqidd 2458 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  x  =  x )
2413oveqd 6313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( y h z )  =  ( y H z ) )
2513, 23, 24oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( x h ( y h z ) )  =  ( x H ( y H z ) ) )
2622, 25eqeq12d 2479 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  <-> 
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) ) ) )
2711oveqd 6313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( y g z )  =  ( y G z ) )
2813, 23, 27oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( x h ( y g z ) )  =  ( x H ( y G z ) ) )
2913oveqd 6313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( x h z )  =  ( x H z ) )
3011, 20, 29oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) ) )
3128, 30eqeq12d 2479 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  <-> 
( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) ) ) )
3211oveqd 6313 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( x g y )  =  ( x G y ) )
3313, 32, 21oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x G y ) H z ) )
3411, 29, 24oveq123d 6317 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x h z ) g ( y h z ) )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )
3533, 34eqeq12d 2479 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) )  <-> 
( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) ) )
3626, 31, 353anbi123d 1299 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  ( x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  <->  ( (
( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  (
x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  (
( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) ) ) )
3716, 36raleqbidv 3068 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( A. z  e. 
ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  (
x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  (
( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  <->  A. z  e.  X  ( (
( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  (
x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  (
( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) ) ) )
3816, 37raleqbidv 3068 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( A. y  e. 
ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  (
x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  (
( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  <->  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( (
( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  (
x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  (
( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) ) ) )
3916, 38raleqbidv 3068 . . . . . . 7  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( A. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  (
x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  (
( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( (
( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  (
x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  (
( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) ) ) )
4020eqeq1d 2459 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( x h y )  =  y  <-> 
( x H y )  =  y ) )
4113oveqd 6313 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( y h x )  =  ( y H x ) )
4241eqeq1d 2459 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( y h x )  =  y  <-> 
( y H x )  =  y ) )
4340, 42anbi12d 710 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( ( x h y )  =  y  /\  ( y h x )  =  y )  <->  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )
4416, 43raleqbidv 3068 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( A. y  e. 
ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  (
y h x )  =  y )  <->  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )
4516, 44rexeqbidv 3069 . . . . . . 7  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( E. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  (
y h x )  =  y )  <->  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )
4639, 45anbi12d 710 . . . . . 6  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( A. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  (
x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  (
( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  /\  E. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  ( y h x )  =  y ) )  <->  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) ) ) )
4719, 46anbi12d 710 . . . . 5  |-  ( ( g  =  G  /\  h  =  H )  ->  ( ( ( g  e.  AbelOp  /\  h :
( ran  g  X.  ran  g ) --> ran  g
)  /\  ( A. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  ( x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  ( ( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  /\  E. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  (
y h x )  =  y ) ) )  <->  ( ( G  e.  AbelOp  /\  H :
( X  X.  X
) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) ) ) )
4847opelopabga 4769 . . . 4  |-  ( ( G  e.  _V  /\  H  e.  A )  ->  ( <. G ,  H >.  e.  { <. g ,  h >.  |  (
( g  e.  AbelOp  /\  h : ( ran  g  X.  ran  g
) --> ran  g )  /\  ( A. x  e. 
ran  g A. y  e.  ran  g A. z  e.  ran  g ( ( ( x h y ) h z )  =  ( x h ( y h z ) )  /\  (
x h ( y g z ) )  =  ( ( x h y ) g ( x h z ) )  /\  (
( x g y ) h z )  =  ( ( x h z ) g ( y h z ) ) )  /\  E. x  e.  ran  g A. y  e.  ran  g ( ( x h y )  =  y  /\  ( y h x )  =  y ) ) ) }  <->  ( ( G  e.  AbelOp  /\  H :
( X  X.  X
) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) ) ) )
4910, 48syl5bb 257 . . 3  |-  ( ( G  e.  _V  /\  H  e.  A )  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps 
<->  ( ( G  e. 
AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) ) ) )
5049expcom 435 . 2  |-  ( H  e.  A  ->  ( G  e.  _V  ->  (
<. G ,  H >.  e.  RingOps  <->  ( ( G  e.  AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) ) ) ) ) )
515, 8, 50pm5.21ndd 354 1  |-  ( H  e.  A  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps  <->  ( ( G  e.  AbelOp  /\  H : ( X  X.  X ) --> X )  /\  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) )  /\  ( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) )  /\  ( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )  /\  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) ) ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 973    = wceq 1395    e. wcel 1819   A.wral 2807   E.wrex 2808   _Vcvv 3109   <.cop 4038   class class class wbr 4456   {copab 4514    X. cxp 5006   ran crn 5009   -->wf 5590  (class class class)co 6296   AbelOpcablo 25409   RingOpscrngo 25503
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1619  ax-4 1632  ax-5 1705  ax-6 1748  ax-7 1791  ax-9 1823  ax-10 1838  ax-11 1843  ax-12 1855  ax-13 2000  ax-ext 2435  ax-sep 4578  ax-nul 4586  ax-pr 4695
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 975  df-tru 1398  df-ex 1614  df-nf 1618  df-sb 1741  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2443  df-cleq 2449  df-clel 2452  df-nfc 2607  df-ne 2654  df-ral 2812  df-rex 2813  df-rab 2816  df-v 3111  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-nul 3794  df-if 3945  df-sn 4033  df-pr 4035  df-op 4039  df-uni 4252  df-br 4457  df-opab 4516  df-xp 5014  df-rel 5015  df-cnv 5016  df-co 5017  df-dm 5018  df-rn 5019  df-iota 5557  df-fun 5596  df-fn 5597  df-f 5598  df-fv 5602  df-ov 6299  df-rngo 25504
This theorem is referenced by:  isrngod  25507  rngoi  25508  cnrngo  25531
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