| Step | Hyp | Ref
 | Expression | 
| 1 |   | dfgrp3.b | 
. . 3
⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺) | 
| 2 |   | dfgrp3.p | 
. . 3
⊢  + =
(+g‘𝐺) | 
| 3 | 1, 2 | dfgrp3m 13231 | 
. 2
⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) | 
| 4 |   | simp2 1000 | 
. . . 4
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵) | 
| 5 |   | sgrpmgm 13050 | 
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝐺 ∈ Smgrp → 𝐺 ∈ Mgm) | 
| 6 | 5 | adantr 276 | 
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Mgm) | 
| 7 | 6 | adantr 276 | 
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Mgm) | 
| 8 |   | simpr 110 | 
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐵) | 
| 9 | 8 | adantr 276 | 
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑥 ∈ 𝐵) | 
| 10 |   | simpr 110 | 
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑦 ∈ 𝐵) | 
| 11 | 1, 2 | mgmcl 13002 | 
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((𝐺 ∈ Mgm ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵) | 
| 12 | 7, 9, 10, 11 | syl3anc 1249 | 
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵) | 
| 13 | 12 | adantr 276 | 
. . . . . . . . . 10
⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵) | 
| 14 | 1, 2 | sgrpass 13051 | 
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) | 
| 15 | 14 | 3anassrs 1231 | 
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) | 
| 16 | 15 | ralrimiva 2570 | 
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) | 
| 17 | 16 | adantr 276 | 
. . . . . . . . . 10
⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) | 
| 18 |   | simpr 110 | 
. . . . . . . . . 10
⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) | 
| 19 | 13, 17, 18 | 3jca 1179 | 
. . . . . . . . 9
⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) | 
| 20 | 19 | ex 115 | 
. . . . . . . 8
⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) | 
| 21 | 20 | ralimdva 2564 | 
. . . . . . 7
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → (∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) | 
| 22 | 21 | ralimdva 2564 | 
. . . . . 6
⊢ (𝐺 ∈ Smgrp →
(∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) | 
| 23 | 22 | a1d 22 | 
. . . . 5
⊢ (𝐺 ∈ Smgrp →
(∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))))) | 
| 24 | 23 | 3imp 1195 | 
. . . 4
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) | 
| 25 | 4, 24 | jca 306 | 
. . 3
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) | 
| 26 |   | eleq1w 2257 | 
. . . . . . 7
⊢ (𝑤 = 𝑎 → (𝑤 ∈ 𝐵 ↔ 𝑎 ∈ 𝐵)) | 
| 27 | 26 | cbvexv 1933 | 
. . . . . 6
⊢
(∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ↔ ∃𝑎 𝑎 ∈ 𝐵) | 
| 28 |   | 3simpa 996 | 
. . . . . . . . 9
⊢ (((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))) | 
| 29 | 28 | 2ralimi 2561 | 
. . . . . . . 8
⊢
(∀𝑥 ∈
𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))) | 
| 30 | 1, 2 | issgrpn0 13048 | 
. . . . . . . 8
⊢ (𝑎 ∈ 𝐵 → (𝐺 ∈ Smgrp ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧))))) | 
| 31 | 29, 30 | imbitrrid 156 | 
. . . . . . 7
⊢ (𝑎 ∈ 𝐵 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → 𝐺 ∈ Smgrp)) | 
| 32 | 31 | exlimiv 1612 | 
. . . . . 6
⊢
(∃𝑎 𝑎 ∈ 𝐵 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → 𝐺 ∈ Smgrp)) | 
| 33 | 27, 32 | sylbi 121 | 
. . . . 5
⊢
(∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → 𝐺 ∈ Smgrp)) | 
| 34 | 33 | imp 124 | 
. . . 4
⊢
((∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) → 𝐺 ∈ Smgrp) | 
| 35 |   | simpl 109 | 
. . . 4
⊢
((∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵) | 
| 36 |   | simp3 1001 | 
. . . . . 6
⊢ (((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) | 
| 37 | 36 | 2ralimi 2561 | 
. . . . 5
⊢
(∀𝑥 ∈
𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) | 
| 38 | 37 | adantl 277 | 
. . . 4
⊢
((∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) | 
| 39 | 34, 35, 38 | 3jca 1179 | 
. . 3
⊢
((∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) → (𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦))) | 
| 40 | 25, 39 | impbii 126 | 
. 2
⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ↔ (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) | 
| 41 | 3, 40 | bitri 184 | 
1
⊢ (𝐺 ∈ Grp ↔ (∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑧 ∈ 𝐵 ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) ∧ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)))) |