Theorem imasmgm2 18892

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⟶onto𝐵)
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⟶onto𝐵)
4		imasmgm2.r	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑊)
5	1, 2, 3, 4	imasbas 17713	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐵 = (Base‘𝑈))
6		ovex 7476	. . . 4 ⊢ (𝐹 “s 𝑅) ∈ V
7	1, 6	eqeltrdi 2872	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ V)
8		eqidd 2764	. . 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 2763	. . . . 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 7637	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ 𝑉 ∧ 𝑞 ∈ 𝑉)) → (𝑝 + 𝑞) ∈ 𝑉)
15	3, 9, 1, 2, 4, 10, 11, 14	imasaddf 17734	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (+g‘𝑈):(𝐵 × 𝐵)⟶𝐵)
16	15	fovcld 7570	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑢 ∈ 𝐵 ∧ 𝑣 ∈ 𝐵) → (𝑢(+g‘𝑈)𝑣) ∈ 𝐵)
17	5, 7, 8, 16	ismgmd 18859	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ Mgm)
18		fof 6818	. . . . 5 ⊢ (𝐹:𝑉⟶onto𝐵 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
19	3, 18	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑉⟶𝐵)
20		imasmgm2.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝑉)
21	19, 20	ffvelcdmd 7109	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐹‘ 0 ) ∈ 𝐵)
22		forn 6821	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐹:𝑉⟶onto𝐵 → ran 𝐹 = 𝐵)
23	3, 22	syl 18	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ran 𝐹 = 𝐵)
24	23	eleq2d 2850	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑢 ∈ ran 𝐹 ↔ 𝑢 ∈ 𝐵))
25		fofn 6820	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹:𝑉⟶onto𝐵 → 𝐹 Fn 𝑉)
26		fvelrnb 6968	. . . . . . 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 17733	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 0 ∈ 𝑉 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘( 0 + 𝑥)))
33	29, 30, 31, 32	syl3anc 1399	. . . . . . . 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 2798	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘ 0 )(+g‘𝑈)(𝐹‘𝑥)) = (𝐹‘𝑥))
36		oveq2 7451	. . . . . . . 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 2779	. . . . . . 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 3167	. . . . 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 17733	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 0 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘(𝑥 + 0 )))
44	30, 43	mpd3an3 1492	. . . . . . . 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 2798	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝐹‘𝑥))
47		oveq1 7450	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐹‘𝑥) = 𝑢 → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )) = (𝑢(+g‘𝑈)(𝐹‘ 0 )))
48	47, 37	eqeq12d 2779	. . . . . . 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 3167	. . . . 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 18881	. 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 2147  ∃wrex 3090  Vcvv 3454  ran crn 5656   Fn wfn 6553  ⟶wf 6554  ⟶ontowfo 6556  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  Basecbs 17416  +_gcplusg 17457  0_gc0g 17639   “_s cimas 17705  Mgmcmgm 18843

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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304

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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-tp 4593  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-1o 8504  df-er 8745  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-sup 9461  df-inf 9462  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-n0 12634  df-z 12721  df-dec 12842  df-uz 12993  df-fz 13667  df-struct 17354  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-plusg 17470  df-mulr 17471  df-sca 17473  df-vsca 17474  df-ip 17475  df-tset 17476  df-ple 17477  df-ds 17479  df-0g 17641  df-imas 17709  df-mgm 18845

This theorem is used by:  qusmgm  18893