Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  archiabllem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem archiabllem1 29721
Description: Archimedean ordered groups with a minimal positive value are abelian. (Contributed by Thierry Arnoux, 13-Apr-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
archiabllem.b 𝐵 = (Base‘𝑊)
archiabllem.0 0 = (0g𝑊)
archiabllem.e = (le‘𝑊)
archiabllem.t < = (lt‘𝑊)
archiabllem.m · = (.g𝑊)
archiabllem.g (𝜑𝑊 ∈ oGrp)
archiabllem.a (𝜑𝑊 ∈ Archi)
archiabllem1.u (𝜑𝑈𝐵)
archiabllem1.p (𝜑0 < 𝑈)
archiabllem1.s ((𝜑𝑥𝐵0 < 𝑥) → 𝑈 𝑥)
Assertion
Ref Expression
archiabllem1 (𝜑𝑊 ∈ Abel)
Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝑈   𝑥,𝑊   𝜑,𝑥   𝑥, ·   𝑥, 0   𝑥, <   𝑥,

Proof of Theorem archiabllem1
Dummy variables 𝑚 𝑛 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 archiabllem.g . . 3 (𝜑𝑊 ∈ oGrp)
2 ogrpgrp 29677 . . 3 (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ Grp)
31, 2syl 17 . 2 (𝜑𝑊 ∈ Grp)
4 simplr 791 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℤ)
54zcnd 11468 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℂ)
6 simpr 477 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℤ)
76zcnd 11468 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℂ)
85, 7addcomd 10223 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑚 + 𝑛) = (𝑛 + 𝑚))
98oveq1d 6650 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈))
103ad2antrr 761 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑊 ∈ Grp)
11 archiabllem1.u . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑈𝐵)
1211ad2antrr 761 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑈𝐵)
13 archiabllem.b . . . . . . . . . . . 12 𝐵 = (Base‘𝑊)
14 archiabllem.m . . . . . . . . . . . 12 · = (.g𝑊)
15 eqid 2620 . . . . . . . . . . . 12 (+g𝑊) = (+g𝑊)
1613, 14, 15mulgdir 17554 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑈𝐵)) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
1710, 4, 6, 12, 16syl13anc 1326 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
1813, 14, 15mulgdir 17554 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑈𝐵)) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
1910, 6, 4, 12, 18syl13anc 1326 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
209, 17, 193eqtr3d 2662 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2120adantllr 754 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2221adantlr 750 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2322adantr 481 . . . . . 6 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
24 simpllr 798 . . . . . . 7 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
25 simpr 477 . . . . . . 7 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
2624, 25oveq12d 6653 . . . . . 6 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
2725, 24oveq12d 6653 . . . . . 6 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑧(+g𝑊)𝑦) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2823, 26, 273eqtr4d 2664 . . . . 5 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
29 simplll 797 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → 𝜑)
30 simpr1r 1117 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑦𝐵𝑧𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))) → 𝑧𝐵)
31303anassrs 1288 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑧𝐵)
32 archiabllem.0 . . . . . . 7 0 = (0g𝑊)
33 archiabllem.e . . . . . . 7 = (le‘𝑊)
34 archiabllem.t . . . . . . 7 < = (lt‘𝑊)
35 archiabllem.a . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ Archi)
36 archiabllem1.p . . . . . . 7 (𝜑0 < 𝑈)
37 archiabllem1.s . . . . . . 7 ((𝜑𝑥𝐵0 < 𝑥) → 𝑈 𝑥)
3813, 32, 33, 34, 14, 1, 35, 11, 36, 37archiabllem1b 29720 . . . . . 6 ((𝜑𝑧𝐵) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
3929, 31, 38syl2anc 692 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
4028, 39r19.29a 3074 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4113, 32, 33, 34, 14, 1, 35, 11, 36, 37archiabllem1b 29720 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐵) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
4241adantrr 752 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
4340, 42r19.29a 3074 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4443ralrimivva 2968 . 2 (𝜑 → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4513, 15isabl2 18182 . 2 (𝑊 ∈ Abel ↔ (𝑊 ∈ Grp ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦)))
463, 44, 45sylanbrc 697 1 (𝜑𝑊 ∈ Abel)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1036   = wceq 1481  wcel 1988  wral 2909  wrex 2910   class class class wbr 4644  cfv 5876  (class class class)co 6635   + caddc 9924  cz 11362  Basecbs 15838  +gcplusg 15922  lecple 15929  0gc0g 16081  ltcplt 16922  Grpcgrp 17403  .gcmg 17521  Abelcabl 18175  oGrpcogrp 29672  Archicarchi 29705
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1720  ax-4 1735  ax-5 1837  ax-6 1886  ax-7 1933  ax-8 1990  ax-9 1997  ax-10 2017  ax-11 2032  ax-12 2045  ax-13 2244  ax-ext 2600  ax-rep 4762  ax-sep 4772  ax-nul 4780  ax-pow 4834  ax-pr 4897  ax-un 6934  ax-inf2 8523  ax-cnex 9977  ax-resscn 9978  ax-1cn 9979  ax-icn 9980  ax-addcl 9981  ax-addrcl 9982  ax-mulcl 9983  ax-mulrcl 9984  ax-mulcom 9985  ax-addass 9986  ax-mulass 9987  ax-distr 9988  ax-i2m1 9989  ax-1ne0 9990  ax-1rid 9991  ax-rnegex 9992  ax-rrecex 9993  ax-cnre 9994  ax-pre-lttri 9995  ax-pre-lttrn 9996  ax-pre-ltadd 9997  ax-pre-mulgt0 9998
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1484  df-ex 1703  df-nf 1708  df-sb 1879  df-eu 2472  df-mo 2473  df-clab 2607  df-cleq 2613  df-clel 2616  df-nfc 2751  df-ne 2792  df-nel 2895  df-ral 2914  df-rex 2915  df-reu 2916  df-rmo 2917  df-rab 2918  df-v 3197  df-sbc 3430  df-csb 3527  df-dif 3570  df-un 3572  df-in 3574  df-ss 3581  df-pss 3583  df-nul 3908  df-if 4078  df-pw 4151  df-sn 4169  df-pr 4171  df-tp 4173  df-op 4175  df-uni 4428  df-iun 4513  df-br 4645  df-opab 4704  df-mpt 4721  df-tr 4744  df-id 5014  df-eprel 5019  df-po 5025  df-so 5026  df-fr 5063  df-we 5065  df-xp 5110  df-rel 5111  df-cnv 5112  df-co 5113  df-dm 5114  df-rn 5115  df-res 5116  df-ima 5117  df-pred 5668  df-ord 5714  df-on 5715  df-lim 5716  df-suc 5717  df-iota 5839  df-fun 5878  df-fn 5879  df-f 5880  df-f1 5881  df-fo 5882  df-f1o 5883  df-fv 5884  df-riota 6596  df-ov 6638  df-oprab 6639  df-mpt2 6640  df-om 7051  df-1st 7153  df-2nd 7154  df-wrecs 7392  df-recs 7453  df-rdg 7491  df-er 7727  df-en 7941  df-dom 7942  df-sdom 7943  df-pnf 10061  df-mnf 10062  df-xr 10063  df-ltxr 10064  df-le 10065  df-sub 10253  df-neg 10254  df-nn 11006  df-n0 11278  df-z 11363  df-uz 11673  df-fz 12312  df-seq 12785  df-0g 16083  df-preset 16909  df-poset 16927  df-plt 16939  df-toset 17015  df-mgm 17223  df-sgrp 17265  df-mnd 17276  df-grp 17406  df-minusg 17407  df-sbg 17408  df-mulg 17522  df-cmn 18176  df-abl 18177  df-omnd 29673  df-ogrp 29674  df-inftm 29706  df-archi 29707
This theorem is referenced by:  archiabl  29726
  Copyright terms: Public domain W3C validator