Theorem imasmgm2 18825

Description: The image structure of a unital magma is a unital magma. (Contributed by Thierry Arnoux, 31-Aug-2026.)

Hypotheses

Ref	Expression
imasmgm.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
imasmgm.v	⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
imasmgm.p	⊢ + = (+g‘𝑅)
imasmgm.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–onto→𝐵)
imasmgm.e	⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉) ∧ (𝑝 ∈ 𝑉 ∧ 𝑞 ∈ 𝑉)) → (((𝐹‘𝑎) = (𝐹‘𝑝) ∧ (𝐹‘𝑏) = (𝐹‘𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
imasmgm2.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑊)
imasmgm2.1	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
imasmgm2.2	⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝑉)
imasmgm2.3	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐹‘( 0 + 𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
imasmgm2.4	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐹‘(𝑥 + 0 )) = (𝐹‘𝑥))

Assertion

Ref	Expression
imasmgm2	⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ Mgm ∧ (𝐹‘ 0 ) = (0g‘𝑈)))

Distinct variable groups:   + ,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   0 ,𝑝,𝑞,𝑥   𝐵,𝑝,𝑞   𝐹,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   𝑅,𝑝,𝑞   𝑈,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   𝑉,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   𝜑,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥, 𝑦, 𝑎, 𝑏)   + (𝑎, 𝑏)   𝑅(𝑥, 𝑦, 𝑎, 𝑏)   𝑊(𝑥, 𝑦, 𝑞, 𝑝, 𝑎, 𝑏)   0 (𝑦, 𝑎, 𝑏)

Proof of Theorem imasmgm2

Dummy variables 𝑢 𝑣 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		imasmgm.u	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 = (𝐹 “s 𝑅))
2		imasmgm.v	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
3		imasmgm.f	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉–onto→𝐵)
4		imasmgm2.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑊)
5	1, 2, 3, 4	imasbas 17646	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = (Base‘𝑈))
6		ovex 7441	. . . 4 ⊢ (𝐹 “s 𝑅) ∈ V
7	1, 6	eqeltrdi 2868	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ V)
8		eqidd 2761	. . 3 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝑈) = (+g‘𝑈))
9		imasmgm.e	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉) ∧ (𝑝 ∈ 𝑉 ∧ 𝑞 ∈ 𝑉)) → (((𝐹‘𝑎) = (𝐹‘𝑝) ∧ (𝐹‘𝑏) = (𝐹‘𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
10		imasmgm.p	. . . . 5 ⊢ + = (+g‘𝑅)
11		eqid 2760	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝑈) = (+g‘𝑈)
12		imasmgm2.1	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
13	12	3expb 1138	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
14	13	caovclg 7601	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ 𝑉 ∧ 𝑞 ∈ 𝑉)) → (𝑝 + 𝑞) ∈ 𝑉)
15	3, 9, 1, 2, 4, 10, 11, 14	imasaddf 17667	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝑈):(𝐵 × 𝐵)⟶𝐵)
16	15	fovcld 7535	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑣 ∈ 𝐵) → (𝑢(+g‘𝑈)𝑣) ∈ 𝐵)
17	5, 7, 8, 16	ismgmd 18792	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ Mgm)
18		fof 6784	. . . . 5 ⊢ (𝐹:𝑉–onto→𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
19	3, 18	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
20		imasmgm2.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝑉)
21	19, 20	ffvelcdmd 7073	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘ 0 ) ∈ 𝐵)
22		forn 6787	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑉–onto→𝐵 → ran 𝐹 = 𝐵)
23	3, 22	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐵)
24	23	eleq2d 2846	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ ran 𝐹 ↔ 𝑢 ∈ 𝐵))
25		fofn 6786	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑉–onto→𝐵 → 𝐹 Fn 𝑉)
26		fvelrnb 6933	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 Fn 𝑉 → (𝑢 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 (𝐹‘𝑥) = 𝑢))
27	3, 25, 26	3syl 19	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 (𝐹‘𝑥) = 𝑢))
28	24, 27	bitr3d 284	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ 𝐵 ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑉 (𝐹‘𝑥) = 𝑢))
29		simpl 488	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝜑)
30	20	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 0 ∈ 𝑉)
31		simpr 490	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝑥 ∈ 𝑉)
32	3, 9, 1, 2, 4, 10, 11	imasaddval 17666	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 0 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘( 0 + 𝑥)))
33	29, 30, 31, 32	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘( 0 + 𝑥)))
34		imasmgm2.3	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐹‘( 0 + 𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
35	33, 34	eqtrd 2795	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
36		oveq2 7416	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢))
37		id 23	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → (𝐹‘𝑥) = 𝑢)
38	36, 37	eqeq12d 2776	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → (((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘𝑥) ↔ ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢) = 𝑢))
39	35, 38	syl5ibcom 248	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢) = 𝑢))
40	39	rexlimdva 3163	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ 𝑉 (𝐹‘𝑥) = 𝑢 → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢) = 𝑢))
41	28, 40	sylbid 243	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ 𝐵 → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢) = 𝑢))
42	41	imp 412	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)𝑢) = 𝑢)
43	3, 9, 1, 2, 4, 10, 11	imasaddval 17666	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 0 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘(𝑥 + 0 )))
44	30, 43	mpd3an3 1491	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘(𝑥 + 0 )))
45		imasmgm2.4	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝐹‘(𝑥 + 0 )) = (𝐹‘𝑥))
46	44, 45	eqtrd 2795	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘𝑥))
47		oveq1 7415	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )))
48	47, 37	eqeq12d 2776	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → (((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘𝑥) ↔ (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = 𝑢))
49	46, 48	syl5ibcom 248	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = 𝑢))
50	49	rexlimdva 3163	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (∃𝑥 ∈ 𝑉 (𝐹‘𝑥) = 𝑢 → (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = 𝑢))
51	28, 50	sylbid 243	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ 𝐵 → (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = 𝑢))
52	51	imp 412	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵) → (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = 𝑢)
53	5, 8, 21, 42, 52	grpidd 18814	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘ 0 ) = (0g‘𝑈))
54	17, 53	jca 521	1 ⊢ (𝜑 → (𝑈 ∈ Mgm ∧ (𝐹‘ 0 ) = (0g‘𝑈)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∃wrex 3086  Vcvv 3450  ran crn 5648   Fn wfn 6522  ⟶wf 6523  –onto→wfo 6525  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408  Basecbs 17349  +_gcplusg 17390  0_gc0g 17572   “_s cimas 17638  Mgmcmgm 18776

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-er 8695  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-sup 9412  df-inf 9413  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-nn 12306  df-2 12375  df-3 12376  df-4 12377  df-5 12378  df-6 12379  df-7 12380  df-8 12381  df-9 12382  df-n0 12577  df-z 12664  df-dec 12785  df-uz 12936  df-fz 13610  df-struct 17287  df-slot 17322  df-ndx 17334  df-base 17350  df-plusg 17403  df-mulr 17404  df-sca 17406  df-vsca 17407  df-ip 17408  df-tset 17409  df-ple 17410  df-ds 17412  df-0g 17574  df-imas 17642  df-mgm 18778

This theorem is used by:  qusmgm  18826