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 30068
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 30024 . . 3 (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ Grp)
31, 2syl 17 . 2 (𝜑𝑊 ∈ Grp)
4 simplr 776 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℤ)
54zcnd 11745 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℂ)
6 simpr 473 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℤ)
76zcnd 11745 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℂ)
85, 7addcomd 10519 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑚 + 𝑛) = (𝑛 + 𝑚))
98oveq1d 6885 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈))
103ad2antrr 708 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑊 ∈ Grp)
11 archiabllem1.u . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑈𝐵)
1211ad2antrr 708 . . . . . . . . . . 11 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑈𝐵)
13 archiabllem.b . . . . . . . . . . . 12 𝐵 = (Base‘𝑊)
14 archiabllem.m . . . . . . . . . . . 12 · = (.g𝑊)
15 eqid 2806 . . . . . . . . . . . 12 (+g𝑊) = (+g𝑊)
1613, 14, 15mulgdir 17772 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑈𝐵)) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
1710, 4, 6, 12, 16syl13anc 1484 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
1813, 14, 15mulgdir 17772 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑈𝐵)) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
1910, 6, 4, 12, 18syl13anc 1484 . . . . . . . . . 10 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
209, 17, 193eqtr3d 2848 . . . . . . . . 9 (((𝜑𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2120adantllr 701 . . . . . . . 8 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2221adantlr 697 . . . . . . 7 (((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2322adantr 468 . . . . . 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 784 . . . . . . 7 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
25 simpr 473 . . . . . . 7 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
2624, 25oveq12d 6888 . . . . . 6 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = ((𝑚 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
2725, 24oveq12d 6888 . . . . . 6 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑧(+g𝑊)𝑦) = ((𝑛 · 𝑈)(+g𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
2823, 26, 273eqtr4d 2850 . . . . 5 ((((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
29 simplll 782 . . . . . 6 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → 𝜑)
30 simpr1r 1300 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ ((𝑦𝐵𝑧𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))) → 𝑧𝐵)
31303anassrs 1462 . . . . . 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 30067 . . . . . 6 ((𝜑𝑧𝐵) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
3929, 31, 38syl2anc 575 . . . . 5 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
4028, 39r19.29a 3266 . . . 4 ((((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4113, 32, 33, 34, 14, 1, 35, 11, 36, 37archiabllem1b 30067 . . . . 5 ((𝜑𝑦𝐵) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
4241adantrr 699 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
4340, 42r19.29a 3266 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4443ralrimivva 3159 . 2 (𝜑 → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦))
4513, 15isabl2 18398 . 2 (𝑊 ∈ Abel ↔ (𝑊 ∈ Grp ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝑦(+g𝑊)𝑧) = (𝑧(+g𝑊)𝑦)))
463, 44, 45sylanbrc 574 1 (𝜑𝑊 ∈ Abel)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1100   = wceq 1637  wcel 2156  wral 3096  wrex 3097   class class class wbr 4844  cfv 6097  (class class class)co 6870   + caddc 10220  cz 11639  Basecbs 16064  +gcplusg 16149  lecple 16156  0gc0g 16301  ltcplt 17142  Grpcgrp 17623  .gcmg 17741  Abelcabl 18391  oGrpcogrp 30019  Archicarchi 30052
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2068  ax-7 2104  ax-8 2158  ax-9 2165  ax-10 2185  ax-11 2201  ax-12 2214  ax-13 2420  ax-ext 2784  ax-rep 4964  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5096  ax-un 7175  ax-inf2 8781  ax-cnex 10273  ax-resscn 10274  ax-1cn 10275  ax-icn 10276  ax-addcl 10277  ax-addrcl 10278  ax-mulcl 10279  ax-mulrcl 10280  ax-mulcom 10281  ax-addass 10282  ax-mulass 10283  ax-distr 10284  ax-i2m1 10285  ax-1ne0 10286  ax-1rid 10287  ax-rnegex 10288  ax-rrecex 10289  ax-cnre 10290  ax-pre-lttri 10291  ax-pre-lttrn 10292  ax-pre-ltadd 10293  ax-pre-mulgt0 10294
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2061  df-eu 2634  df-mo 2635  df-clab 2793  df-cleq 2799  df-clel 2802  df-nfc 2937  df-ne 2979  df-nel 3082  df-ral 3101  df-rex 3102  df-reu 3103  df-rmo 3104  df-rab 3105  df-v 3393  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4117  df-if 4280  df-pw 4353  df-sn 4371  df-pr 4373  df-tp 4375  df-op 4377  df-uni 4631  df-iun 4714  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-tr 4947  df-id 5219  df-eprel 5224  df-po 5232  df-so 5233  df-fr 5270  df-we 5272  df-xp 5317  df-rel 5318  df-cnv 5319  df-co 5320  df-dm 5321  df-rn 5322  df-res 5323  df-ima 5324  df-pred 5893  df-ord 5939  df-on 5940  df-lim 5941  df-suc 5942  df-iota 6060  df-fun 6099  df-fn 6100  df-f 6101  df-f1 6102  df-fo 6103  df-f1o 6104  df-fv 6105  df-riota 6831  df-ov 6873  df-oprab 6874  df-mpt2 6875  df-om 7292  df-1st 7394  df-2nd 7395  df-wrecs 7638  df-recs 7700  df-rdg 7738  df-er 7975  df-en 8189  df-dom 8190  df-sdom 8191  df-pnf 10357  df-mnf 10358  df-xr 10359  df-ltxr 10360  df-le 10361  df-sub 10549  df-neg 10550  df-nn 11302  df-n0 11556  df-z 11640  df-uz 11901  df-fz 12546  df-seq 13021  df-0g 16303  df-proset 17129  df-poset 17147  df-plt 17159  df-toset 17235  df-mgm 17443  df-sgrp 17485  df-mnd 17496  df-grp 17626  df-minusg 17627  df-sbg 17628  df-mulg 17742  df-cmn 18392  df-abl 18393  df-omnd 30020  df-ogrp 30021  df-inftm 30053  df-archi 30054
This theorem is referenced by:  archiabl  30073
  Copyright terms: Public domain W3C validator