Theorem mgm1 13667

Description: The structure with one element and the only closed internal operation for a singleton is a magma. (Contributed by AV, 10-Feb-2020.)

Hypothesis

Ref	Expression
mgm1.m	⊢ 𝑀 = {⟨(Base‘ndx), {𝐼}⟩, ⟨(+g‘ndx), {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}⟩}

Assertion

Ref	Expression
mgm1	⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → 𝑀 ∈ Mgm)

Proof of Theorem mgm1

Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-ov 6078	. . . . . 6 ⊢ (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) = ({⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}‘⟨𝐼, 𝐼⟩)
2		opexg 4363	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐼 ∈ 𝑉 ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ⟨𝐼, 𝐼⟩ ∈ V)
3	2	anidms 401	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ⟨𝐼, 𝐼⟩ ∈ V)
4		fvsng 5902	. . . . . . 7 ⊢ ((⟨𝐼, 𝐼⟩ ∈ V ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ({⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}‘⟨𝐼, 𝐼⟩) = 𝐼)
5	3, 4	mpancom 426	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ({⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}‘⟨𝐼, 𝐼⟩) = 𝐼)
6	1, 5	eqtrid 2283	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) = 𝐼)
7		snidg 3734	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → 𝐼 ∈ {𝐼})
8	6, 7	eqeltrd 2315	. . . 4 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) ∈ {𝐼})
9		oveq1 6082	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝐼 → (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) = (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦))
10	9	eleq1d 2307	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐼 → ((𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼}))
11	10	ralbidv 2550	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐼 → (∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ ∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼}))
12	11	ralsng 3745	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (∀𝑥 ∈ {𝐼}∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ ∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼}))
13		oveq2 6083	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐼 → (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) = (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼))
14	13	eleq1d 2307	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝐼 → ((𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) ∈ {𝐼}))
15	14	ralsng 3745	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) ∈ {𝐼}))
16	12, 15	bitrd 188	. . . 4 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (∀𝑥 ∈ {𝐼}∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ (𝐼{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝐼) ∈ {𝐼}))
17	8, 16	mpbird 167	. . 3 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ∀𝑥 ∈ {𝐼}∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼})
18		snexg 4316	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → {𝐼} ∈ V)
19		opexg 4363	. . . . . . 7 ⊢ ((⟨𝐼, 𝐼⟩ ∈ V ∧ 𝐼 ∈ 𝑉) → ⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩ ∈ V)
20	3, 19	mpancom 426	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩ ∈ V)
21		snexg 4316	. . . . . 6 ⊢ (⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩ ∈ V → {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} ∈ V)
22	20, 21	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} ∈ V)
23		mgm1.m	. . . . . 6 ⊢ 𝑀 = {⟨(Base‘ndx), {𝐼}⟩, ⟨(+g‘ndx), {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}⟩}
24	23	grpbaseg 13458	. . . . 5 ⊢ (({𝐼} ∈ V ∧ {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} ∈ V) → {𝐼} = (Base‘𝑀))
25	18, 22, 24	syl2anc 415	. . . 4 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → {𝐼} = (Base‘𝑀))
26	23	grpplusgg 13459	. . . . . . . 8 ⊢ (({𝐼} ∈ V ∧ {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} ∈ V) → {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} = (+g‘𝑀))
27	18, 22, 26	syl2anc 415	. . . . . . 7 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → {⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩} = (+g‘𝑀))
28	27	oveqd 6092	. . . . . 6 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) = (𝑥(+g‘𝑀)𝑦))
29	28, 25	eleq12d 2309	. . . . 5 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ((𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀)))
30	25, 29	raleqbidv 2765	. . . 4 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ ∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)(𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀)))
31	25, 30	raleqbidv 2765	. . 3 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (∀𝑥 ∈ {𝐼}∀𝑦 ∈ {𝐼} (𝑥{⟨⟨𝐼, 𝐼⟩, 𝐼⟩}𝑦) ∈ {𝐼} ↔ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)(𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀)))
32	17, 31	mpbid 147	. 2 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)(𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀))
33	7, 25	eleqtrd 2317	. . 3 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → 𝐼 ∈ (Base‘𝑀))
34		eqid 2238	. . . 4 ⊢ (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
35		eqid 2238	. . . 4 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
36	34, 35	ismgmn0 13655	. . 3 ⊢ (𝐼 ∈ (Base‘𝑀) → (𝑀 ∈ Mgm ↔ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)(𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀)))
37	33, 36	syl 14	. 2 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → (𝑀 ∈ Mgm ↔ ∀𝑥 ∈ (Base‘𝑀)∀𝑦 ∈ (Base‘𝑀)(𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ∈ (Base‘𝑀)))
38	32, 37	mpbird 167	1 ⊢ (𝐼 ∈ 𝑉 → 𝑀 ∈ Mgm)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 105   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528  Vcvv 2821  {csn 3705  {cpr 3706  ⟨cop 3708  ‘cfv 5372  (class class class)co 6075  ndxcnx 13327  Basecbs 13330  +_gcplusg 13408  Mgmcmgm 13651

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-in1 623  ax-in2 624  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 4244  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-addcom 8269  ax-addass 8271  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltadd 8285

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  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-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-id 4433  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-fv 5380  df-ov 6078  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-ltxr 8355  df-inn 9284  df-2 9342  df-ndx 13333  df-slot 13334  df-base 13336  df-plusg 13421  df-mgm 13653

This theorem is referenced by:  sgrp1  13703