Theorem dfgrp2e 13435

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 13434	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛)))
4		rexm 3564	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝐵 ∀𝑥 ∈ 𝐵 ((𝑛 + 𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑥) = 𝑛) → ∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐵)
5	1	basmex 12966	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ 𝐵 → 𝐺 ∈ V)
6	5	exlimiv 1622	. . . 4 ⊢ (∃𝑛 𝑛 ∈ 𝐵 → 𝐺 ∈ V)
7	1, 2	issgrpv 13311	. . . 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 455	. 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)))

Syntax hints:   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1373  ∃wex 1516   ∈ wcel 2177  ∀wral 2485  ∃wrex 2486  Vcvv 2773  ‘cfv 5280  (class class class)co 5957  Basecbs 12907  +_gcplusg 12984  Smgrpcsgrp 13308  Grpcgrp 13407

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2179  ax-14 2180  ax-ext 2188  ax-sep 4170  ax-pow 4226  ax-pr 4261  ax-un 4488  ax-cnex 8036  ax-resscn 8037  ax-1re 8039  ax-addrcl 8042

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 983  df-tru 1376  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2193  df-cleq 2199  df-clel 2202  df-nfc 2338  df-ral 2490  df-rex 2491  df-reu 2492  df-rmo 2493  df-rab 2494  df-v 2775  df-sbc 3003  df-csb 3098  df-un 3174  df-in 3176  df-ss 3183  df-pw 3623  df-sn 3644  df-pr 3645  df-op 3647  df-uni 3857  df-int 3892  df-br 4052  df-opab 4114  df-mpt 4115  df-id 4348  df-xp 4689  df-rel 4690  df-cnv 4691  df-co 4692  df-dm 4693  df-rn 4694  df-res 4695  df-iota 5241  df-fun 5282  df-fn 5283  df-fv 5288  df-riota 5912  df-ov 5960  df-inn 9057  df-2 9115  df-ndx 12910  df-slot 12911  df-base 12913  df-plusg 12997  df-0g 13165  df-mgm 13263  df-sgrp 13309  df-mnd 13324  df-grp 13410

This theorem is referenced by: (None)