Theorem archiabllem1 33224

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 = (0g‘𝑊)
archiabllem.e	⊢ ≤ = (le‘𝑊)
archiabllem.t	⊢ < = (lt‘𝑊)
archiabllem.m	⊢ · = (.g‘𝑊)
archiabllem.g	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ oGrp)
archiabllem.a	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Archi)
archiabllem1.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐵)
archiabllem1.p	⊢ (𝜑 → 0 < 𝑈)
archiabllem1.s	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)

Assertion

Ref	Expression
archiabllem1	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ 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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		archiabllem.g	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ oGrp)
2		ogrpgrp 20052	. . 3 ⊢ (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ Grp)
3	1, 2	syl 17	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Grp)
4		simplr 768	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℤ)
5	4	zcnd 12595	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑚 ∈ ℂ)
6		simpr 484	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℤ)
7	6	zcnd 12595	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑛 ∈ ℂ)
8	5, 7	addcomd 11333	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑚 + 𝑛) = (𝑛 + 𝑚))
9	8	oveq1d 7371	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈))
10	3	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑊 ∈ Grp)
11		archiabllem1.u	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐵)
12	11	ad2antrr 726	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑈 ∈ 𝐵)
13		archiabllem.b	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑊)
14		archiabllem.m	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ · = (.g‘𝑊)
15		eqid 2734	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
16	13, 14, 15	mulgdir 19034	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑈 ∈ 𝐵)) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
17	10, 4, 6, 12, 16	syl13anc 1374	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 + 𝑛) · 𝑈) = ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
18	13, 14, 15	mulgdir 19034	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ (𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑈 ∈ 𝐵)) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
19	10, 6, 4, 12, 18	syl13anc 1374	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑛 + 𝑚) · 𝑈) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
20	9, 17, 19	3eqtr3d 2777	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
21	20	adantllr 719	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
22	21	adantlr 715	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
23	22	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
24		simpllr 775	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
25		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
26	24, 25	oveq12d 7374	. . . . . 6 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = ((𝑚 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑛 · 𝑈)))
27	25, 24	oveq12d 7374	. . . . . 6 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑧(+g‘𝑊)𝑦) = ((𝑛 · 𝑈)(+g‘𝑊)(𝑚 · 𝑈)))
28	23, 26, 27	3eqtr4d 2779	. . . . 5 ⊢ ((((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈)) → (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = (𝑧(+g‘𝑊)𝑦))
29		simplll 774	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → 𝜑)
30		simpr1r 1232	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ ((𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))) → 𝑧 ∈ 𝐵)
31	30	3anassrs 1361	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑧 ∈ 𝐵)
32		archiabllem.0	. . . . . . 7 ⊢ 0 = (0g‘𝑊)
33		archiabllem.e	. . . . . . 7 ⊢ ≤ = (le‘𝑊)
34		archiabllem.t	. . . . . . 7 ⊢ < = (lt‘𝑊)
35		archiabllem.a	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Archi)
36		archiabllem1.p	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝑈)
37		archiabllem1.s	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)
38	13, 32, 33, 34, 14, 1, 35, 11, 36, 37	archiabllem1b 33223	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
39	29, 31, 38	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑧 = (𝑛 · 𝑈))
40	28, 39	r19.29a 3142	. . . 4 ⊢ ((((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) ∧ 𝑚 ∈ ℤ) ∧ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈)) → (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = (𝑧(+g‘𝑊)𝑦))
41	13, 32, 33, 34, 14, 1, 35, 11, 36, 37	archiabllem1b 33223	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
42	41	adantrr 717	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ∃𝑚 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑚 · 𝑈))
43	40, 42	r19.29a 3142	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = (𝑧(+g‘𝑊)𝑦))
44	43	ralrimivva 3177	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = (𝑧(+g‘𝑊)𝑦))
45	13, 15	isabl2 19717	. 2 ⊢ (𝑊 ∈ Abel ↔ (𝑊 ∈ Grp ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 ∀𝑧 ∈ 𝐵 (𝑦(+g‘𝑊)𝑧) = (𝑧(+g‘𝑊)𝑦)))
46	3, 44, 45	sylanbrc 583	1 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Abel)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1086   = wceq 1541   ∈ wcel 2113  ∀wral 3049  ∃wrex 3058   class class class wbr 5096  ‘cfv 6490  (class class class)co 7356   + caddc 11027  ℤcz 12486  Basecbs 17134  +_gcplusg 17175  lecple 17182  0_gc0g 17357  ltcplt 18229  Grpcgrp 18861  ._gcmg 18995  Abelcabl 19708  oGrpcogrp 20047  Archicarchi 33208

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2706  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-cnex 11080  ax-resscn 11081  ax-1cn 11082  ax-icn 11083  ax-addcl 11084  ax-addrcl 11085  ax-mulcl 11086  ax-mulrcl 11087  ax-mulcom 11088  ax-addass 11089  ax-mulass 11090  ax-distr 11091  ax-i2m1 11092  ax-1ne0 11093  ax-1rid 11094  ax-rnegex 11095  ax-rrecex 11096  ax-cnre 11097  ax-pre-lttri 11098  ax-pre-lttrn 11099  ax-pre-ltadd 11100  ax-pre-mulgt0 11101

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-1st 7931  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8633  df-en 8882  df-dom 8883  df-sdom 8884  df-pnf 11166  df-mnf 11167  df-xr 11168  df-ltxr 11169  df-le 11170  df-sub 11364  df-neg 11365  df-nn 12144  df-n0 12400  df-z 12487  df-uz 12750  df-fz 13422  df-seq 13923  df-0g 17359  df-proset 18215  df-poset 18234  df-plt 18249  df-toset 18336  df-mgm 18563  df-sgrp 18642  df-mnd 18658  df-grp 18864  df-minusg 18865  df-sbg 18866  df-mulg 18996  df-cmn 19709  df-abl 19710  df-omnd 20048  df-ogrp 20049  df-inftm 33209  df-archi 33210

This theorem is referenced by:  archiabl  33229