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Theorem isrngod 21062
Description: Conditions that determine a ring. (Changed label from isrngd 15391 to isrngod 21062-NM 2-Aug-2013.) (Contributed by Jeff Madsen, 19-Jun-2010.) (Revised by Mario Carneiro, 21-Dec-2013.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
isringod.1  |-  ( ph  ->  G  e.  AbelOp )
isringod.2  |-  ( ph  ->  X  =  ran  G
)
isringod.3  |-  ( ph  ->  H : ( X  X.  X ) --> X )
isringod.4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) ) )
isringod.5  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) ) )
isringod.6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )
isringod.7  |-  ( ph  ->  U  e.  X )
isringod.8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  X )  ->  ( U H y )  =  y )
isringod.9  |-  ( (
ph  /\  y  e.  X )  ->  (
y H U )  =  y )
Assertion
Ref Expression
isrngod  |-  ( ph  -> 
<. G ,  H >.  e.  RingOps )
Distinct variable groups:    ph, x, y, z    x, G, y, z    x, H, y, z    x, X, y, z    x, U, y
Allowed substitution hint:    U( z)

Proof of Theorem isrngod
StepHypRef Expression
1 isringod.1 . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  AbelOp )
2 isringod.3 . . . 4  |-  ( ph  ->  H : ( X  X.  X ) --> X )
3 isringod.2 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  X  =  ran  G
)
43, 3xpeq12d 4730 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( X  X.  X
)  =  ( ran 
G  X.  ran  G
) )
54, 3feq23d 5402 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( H : ( X  X.  X ) --> X  <->  H : ( ran 
G  X.  ran  G
) --> ran  G )
)
62, 5mpbid 201 . . 3  |-  ( ph  ->  H : ( ran 
G  X.  ran  G
) --> ran  G )
7 isringod.4 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) ) )
8 isringod.5 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( x H ( y G z ) )  =  ( ( x H y ) G ( x H z ) ) )
9 isringod.6 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x G y ) H z )  =  ( ( x H z ) G ( y H z ) ) )
107, 8, 93jca 1132 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  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 ) ) ) )
1110ralrimivvva 2649 . . . . 5  |-  ( ph  ->  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 ) ) ) )
123raleqdv 2755 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( 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 ) ) )  <->  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 ) ) ) ) )
133, 12raleqbidv 2761 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( 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 ) ) )  <->  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 ) ) ) ) )
143, 13raleqbidv 2761 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( 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 ) ) )  <->  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 ) ) ) ) )
1511, 14mpbid 201 . . . 4  |-  ( ph  ->  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 ) ) ) )
16 isringod.7 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  U  e.  X )
17 isringod.8 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  X )  ->  ( U H y )  =  y )
18 isringod.9 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  y  e.  X )  ->  (
y H U )  =  y )
1917, 18jca 518 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  y  e.  X )  ->  (
( U H y )  =  y  /\  ( y H U )  =  y ) )
2019ralrimiva 2639 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  A. y  e.  X  ( ( U H y )  =  y  /\  ( y H U )  =  y ) )
21 oveq1 5881 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  U  ->  (
x H y )  =  ( U H y ) )
2221eqeq1d 2304 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  U  ->  (
( x H y )  =  y  <->  ( U H y )  =  y ) )
23 oveq2 5882 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  U  ->  (
y H x )  =  ( y H U ) )
2423eqeq1d 2304 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  U  ->  (
( y H x )  =  y  <->  ( y H U )  =  y ) )
2522, 24anbi12d 691 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  U  ->  (
( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y )  <->  ( ( U H y )  =  y  /\  ( y H U )  =  y ) ) )
2625ralbidv 2576 . . . . . . 7  |-  ( x  =  U  ->  ( A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y )  <->  A. y  e.  X  ( ( U H y )  =  y  /\  ( y H U )  =  y ) ) )
2726rspcev 2897 . . . . . 6  |-  ( ( U  e.  X  /\  A. y  e.  X  ( ( U H y )  =  y  /\  ( y H U )  =  y ) )  ->  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) )
2816, 20, 27syl2anc 642 . . . . 5  |-  ( ph  ->  E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) )
293raleqdv 2755 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y )  <->  A. y  e.  ran  G ( ( x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )
303, 29rexeqbidv 2762 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( E. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y )  <->  E. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G ( ( x H y )  =  y  /\  (
y H x )  =  y ) ) )
3128, 30mpbid 201 . . . 4  |-  ( ph  ->  E. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G ( ( x H y )  =  y  /\  ( y H x )  =  y ) )
3215, 31jca 518 . . 3  |-  ( ph  ->  ( 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 ) ) )
331, 6, 32jca31 520 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( 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 ) ) ) )
34 rnexg 4956 . . . . . 6  |-  ( G  e.  AbelOp  ->  ran  G  e.  _V )
351, 34syl 15 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ran  G  e.  _V )
36 xpexg 4816 . . . . 5  |-  ( ( ran  G  e.  _V  /\ 
ran  G  e.  _V )  ->  ( ran  G  X.  ran  G )  e. 
_V )
3735, 35, 36syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ran  G  X.  ran  G )  e.  _V )
38 fex 5765 . . . 4  |-  ( ( H : ( ran 
G  X.  ran  G
) --> ran  G  /\  ( ran  G  X.  ran  G )  e.  _V )  ->  H  e.  _V )
396, 37, 38syl2anc 642 . . 3  |-  ( ph  ->  H  e.  _V )
40 eqid 2296 . . . 4  |-  ran  G  =  ran  G
4140isrngo 21061 . . 3  |-  ( H  e.  _V  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps  <->  ( ( 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 ) ) ) ) )
4239, 41syl 15 . 2  |-  ( ph  ->  ( <. G ,  H >.  e.  RingOps 
<->  ( ( 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 ) ) ) ) )
4333, 42mpbird 223 1  |-  ( ph  -> 
<. G ,  H >.  e.  RingOps )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1632    e. wcel 1696   A.wral 2556   E.wrex 2557   _Vcvv 2801   <.cop 3656    X. cxp 4703   ran crn 4706   -->wf 5267  (class class class)co 5874   AbelOpcablo 20964   RingOpscrngo 21058
This theorem is referenced by:  rngosn  21087  iscringd  26727
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-rep 4147  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-id 4325  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-rngo 21059
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