Theorem dfgrp2e 13892

Description: Alternate definition of a group as a set with a closed, associative operation, a left identity and a left inverse for each element. Alternate definition in [Lang] p. 7. (Contributed by NM, 10-Oct-2006.) (Revised by AV, 28-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
dfgrp2.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
dfgrp2.p	⊢ + = (+g‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
dfgrp2e	⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑖,𝑛,𝑥   𝑖,𝐺,𝑛,𝑥   + ,𝑖,𝑛,𝑥   𝑦,𝐵,𝑧,𝑥   𝑦,𝐺,𝑧   𝑦, + ,𝑧

Proof of Theorem dfgrp2e

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dfgrp2.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
2		dfgrp2.p	. . 3 ⊢ + = (+g‘𝐺)
3	1, 2	dfgrp2 13891	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)))
4		rexm 3627	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛) → ∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐵)
5	1	basmex 13470	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ 𝐵 → 𝐺 ∈ V)
6	5	exlimiv 1651	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐵 → 𝐺 ∈ V)
7	1, 2	issgrpv 13778	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ V → (𝐺 ∈ Smgrp ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))))
8	4, 6, 7	3syl 17	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛) → (𝐺 ∈ Smgrp ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))))
9	8	pm5.32ri 459	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)) ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)))
10	3, 9	bitri 184	1 ⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)))

This proof depends on syntax axioms:   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1402  ∃wex 1545   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  ∃wrex 2529  Vcvv 2821  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088  Basecbs 13410  +_gcplusg 13490  Smgrpcsgrp 13775  Grpcgrp 13864

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-sep 4251  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-cnex 8276  ax-resscn 8277  ax-1re 8279  ax-addrcl 8282

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-id 4440  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-fv 5388  df-riota 6041  df-ov 6091  df-inn 9314  df-2 9372  df-ndx 13413  df-slot 13414  df-base 13416  df-plusg 13503  df-0g 13671  df-mgm 13735  df-sgrp 13776  df-mnd 13789  df-grp 13867

This theorem is used by: (None)