Theorem dfgrp3lem 18189

Description: Lemma for dfgrp3 18190. (Contributed by AV, 28-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
dfgrp3.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
dfgrp3.p	⊢ + = (+g‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
dfgrp3lem	⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝐵 ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑎,𝑖,𝑙,𝑟,𝑢,𝑥,𝑦   𝐺,𝑎,𝑖,𝑙,𝑟,𝑢,𝑥,𝑦   + ,𝑎,𝑖,𝑙,𝑟,𝑢,𝑥,𝑦

Proof of Theorem dfgrp3lem

Dummy variables 𝑤 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simp2 1134	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → 𝐵 ≠ ∅)
2		n0 4260	. . 3 ⊢ (𝐵 ≠ ∅ ↔ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵)
3	1, 2	sylib 221	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐵)
4		oveq2 7143	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (𝑙 + 𝑥) = (𝑙 + 𝑤))
5	4	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → ((𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ↔ (𝑙 + 𝑤) = 𝑦))
6	5	rexbidv 3256	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ↔ ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦))
7		oveq1 7142	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (𝑥 + 𝑟) = (𝑤 + 𝑟))
8	7	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → ((𝑥 + 𝑟) = 𝑦 ↔ (𝑤 + 𝑟) = 𝑦))
9	8	rexbidv 3256	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦))
10	6, 9	anbi12d 633	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) ↔ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦)))
11	10	ralbidv 3162	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝑤 → (∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦)))
12	11	rspcv 3566	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 ∈ 𝐵 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦)))
13		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → ((𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ↔ (𝑙 + 𝑤) = 𝑤))
14	13	rexbidv 3256	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ↔ ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤))
15		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → ((𝑤 + 𝑟) = 𝑦 ↔ (𝑤 + 𝑟) = 𝑤))
16	15	rexbidv 3256	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑤))
17	14, 16	anbi12d 633	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 = 𝑤 → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦) ↔ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑤)))
18	17	rspcva 3569	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑤))
19		oveq1 7142	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑢 → (𝑙 + 𝑤) = (𝑢 + 𝑤))
20	19	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝑢 → ((𝑙 + 𝑤) = 𝑤 ↔ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤))
21	20	cbvrexvw 3397	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤 ↔ ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
22	21	biimpi 219	. . . . . . . . 9 ⊢ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤 → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
23	22	adantr 484	. . . . . . . 8 ⊢ ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑤 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑤) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
24	18, 23	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
25	24	ex 416	. . . . . 6 ⊢ (𝑤 ∈ 𝐵 → (∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤))
26	12, 25	syldc 48	. . . . 5 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → (𝑤 ∈ 𝐵 → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤))
27	26	3ad2ant3 1132	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (𝑤 ∈ 𝐵 → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤))
28	27	imp 410	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
29		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑎 → ((𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ↔ (𝑙 + 𝑤) = 𝑎))
30	29	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = 𝑎 → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ↔ ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑎))
31		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑦 = 𝑎 → ((𝑤 + 𝑟) = 𝑦 ↔ (𝑤 + 𝑟) = 𝑎))
32	31	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑦 = 𝑎 → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎))
33	30, 32	anbi12d 633	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑦 = 𝑎 → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑦) ↔ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑎 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎)))
34	10, 33	rspc2va 3582	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑤) = 𝑎 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎))
35	34	simprd 499	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎)
36	35	expcom 417	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎))
37	36	3ad2ant3 1132	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ((𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎))
38	37	impl 459	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎)
39	38	ad2ant2r 746	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)) → ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎)
40		oveq2 7143	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑟 = 𝑧 → (𝑤 + 𝑟) = (𝑤 + 𝑧))
41	40	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑟 = 𝑧 → ((𝑤 + 𝑟) = 𝑎 ↔ (𝑤 + 𝑧) = 𝑎))
42	41	cbvrexvw 3397	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎 ↔ ∃𝑧 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑧) = 𝑎)
43		simpll1 1209	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Smgrp)
44	43	adantr 484	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝐺 ∈ Smgrp)
45		simplr 768	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑢 ∈ 𝐵)
46		simpllr 775	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑤 ∈ 𝐵)
47		simprr 772	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → 𝑧 ∈ 𝐵)
48		dfgrp3.b	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
49		dfgrp3.p	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ + = (+g‘𝐺)
50	48, 49	sgrpass 17899	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ (𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑤 ∈ 𝐵 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((𝑢 + 𝑤) + 𝑧) = (𝑢 + (𝑤 + 𝑧)))
51	44, 45, 46, 47, 50	syl13anc 1369	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((𝑢 + 𝑤) + 𝑧) = (𝑢 + (𝑤 + 𝑧)))
52		simprl 770	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)
53	52	oveq1d 7150	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → ((𝑢 + 𝑤) + 𝑧) = (𝑤 + 𝑧))
54	51, 53	eqtr3d 2835	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 ∧ 𝑧 ∈ 𝐵)) → (𝑢 + (𝑤 + 𝑧)) = (𝑤 + 𝑧))
55	54	anassrs 471	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → (𝑢 + (𝑤 + 𝑧)) = (𝑤 + 𝑧))
56		oveq2 7143	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑤 + 𝑧) = 𝑎 → (𝑢 + (𝑤 + 𝑧)) = (𝑢 + 𝑎))
57		id 22	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑤 + 𝑧) = 𝑎 → (𝑤 + 𝑧) = 𝑎)
58	56, 57	eqeq12d 2814	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑤 + 𝑧) = 𝑎 → ((𝑢 + (𝑤 + 𝑧)) = (𝑤 + 𝑧) ↔ (𝑢 + 𝑎) = 𝑎))
59	55, 58	syl5ibcom 248	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤) ∧ 𝑧 ∈ 𝐵) → ((𝑤 + 𝑧) = 𝑎 → (𝑢 + 𝑎) = 𝑎))
60	59	rexlimdva 3243	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤) → (∃𝑧 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑧) = 𝑎 → (𝑢 + 𝑎) = 𝑎))
61	42, 60	syl5bi 245	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎 → (𝑢 + 𝑎) = 𝑎))
62	61	adantrl 715	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)) → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑤 + 𝑟) = 𝑎 → (𝑢 + 𝑎) = 𝑎))
63	39, 62	mpd 15	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)) → (𝑢 + 𝑎) = 𝑎)
64		oveq2 7143	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (𝑙 + 𝑥) = (𝑙 + 𝑎))
65	64	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ↔ (𝑙 + 𝑎) = 𝑦))
66	65	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ↔ ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑦))
67		oveq1 7142	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (𝑥 + 𝑟) = (𝑎 + 𝑟))
68	67	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((𝑥 + 𝑟) = 𝑦 ↔ (𝑎 + 𝑟) = 𝑦))
69	68	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑦))
70	66, 69	anbi12d 633	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑥 = 𝑎 → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) ↔ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑦)))
71		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = 𝑢 → ((𝑙 + 𝑎) = 𝑦 ↔ (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
72	71	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = 𝑢 → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑦 ↔ ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
73		eqeq2 2810	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ⊢ (𝑦 = 𝑢 → ((𝑎 + 𝑟) = 𝑦 ↔ (𝑎 + 𝑟) = 𝑢))
74	73	rexbidv 3256	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝑦 = 𝑢 → (∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑦 ↔ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑢))
75	72, 74	anbi12d 633	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑦 = 𝑢 → ((∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑦) ↔ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑢)))
76	70, 75	rspc2va 3582	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑎 + 𝑟) = 𝑢))
77	76	simpld 498	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢)
78	77	ex 416	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑎 ∈ 𝐵 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
79	78	ancoms 462	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
80	79	com12 32	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦) → ((𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
81	80	3ad2ant3 1132	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ((𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢))
82	81	impl 459	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢)
83		oveq1 7142	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑙 = 𝑖 → (𝑙 + 𝑎) = (𝑖 + 𝑎))
84	83	eqeq1d 2800	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑙 = 𝑖 → ((𝑙 + 𝑎) = 𝑢 ↔ (𝑖 + 𝑎) = 𝑢))
85	84	cbvrexvw 3397	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑎) = 𝑢 ↔ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)
86	82, 85	sylib 221	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)
87	86	adantllr 718	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)
88	87	adantrr 716	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)) → ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)
89	63, 88	jca 515	. . . . . 6 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ (𝑎 ∈ 𝐵 ∧ (𝑢 + 𝑤) = 𝑤)) → ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢))
90	89	expr 460	. . . . 5 ⊢ (((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) ∧ 𝑎 ∈ 𝐵) → ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 → ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)))
91	90	ralrimdva 3154	. . . 4 ⊢ ((((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) → ((𝑢 + 𝑤) = 𝑤 → ∀𝑎 ∈ 𝐵 ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)))
92	91	reximdva 3233	. . 3 ⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → (∃𝑢 ∈ 𝐵 (𝑢 + 𝑤) = 𝑤 → ∃𝑢 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝐵 ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢)))
93	28, 92	mpd 15	. 2 ⊢ (((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) ∧ 𝑤 ∈ 𝐵) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝐵 ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢))
94	3, 93	exlimddv 1936	1 ⊢ ((𝐺 ∈ Smgrp ∧ 𝐵 ≠ ∅ ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 (∃𝑙 ∈ 𝐵 (𝑙 + 𝑥) = 𝑦 ∧ ∃𝑟 ∈ 𝐵 (𝑥 + 𝑟) = 𝑦)) → ∃𝑢 ∈ 𝐵 ∀𝑎 ∈ 𝐵 ((𝑢 + 𝑎) = 𝑎 ∧ ∃𝑖 ∈ 𝐵 (𝑖 + 𝑎) = 𝑢))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538  ∃wex 1781   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∀wral 3106  ∃wrex 3107  ∅c0 4243  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  Basecbs 16475  +_gcplusg 16557  Smgrpcsgrp 17892

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-nul 5174

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-ral 3111  df-rex 3112  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-nul 4244  df-sn 4526  df-pr 4528  df-op 4532  df-uni 4801  df-br 5031  df-iota 6283  df-fv 6332  df-ov 7138  df-sgrp 17893

This theorem is referenced by:  dfgrp3  18190