MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  isgrpoi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isgrpoi 31093
Description: Properties that determine a group operation. Read 𝑁 as 𝑁(𝑥). (Contributed by NM, 4-Nov-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
isgrpoi.1 𝑋 ∈ V
isgrpoi.2 𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋
isgrpoi.3 ((𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑥𝐺𝑦)𝐺𝑧) = (𝑥𝐺(𝑦𝐺𝑧)))
isgrpoi.4 𝑈 ∈ 𝑋
isgrpoi.5 (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝑈𝐺𝑥) = 𝑥)
isgrpoi.6 (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑁 ∈ 𝑋)
isgrpoi.7 (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝑁𝐺𝑥) = 𝑈)
Assertion
Ref Expression
isgrpoi 𝐺 ∈ GrpOp
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐺   𝑥,𝑈,𝑦,𝑧   𝑥,𝑋,𝑦,𝑧   𝑦,𝑁
Allowed substitution hints:   𝑁(𝑥, 𝑧)

Proof of Theorem isgrpoi
Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isgrpoi.2 . 2 𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋
2 isgrpoi.3 . . 3 ((𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((𝑥𝐺𝑦)𝐺𝑧) = (𝑥𝐺(𝑦𝐺𝑧)))
32rgen3 3208 . 2 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑥𝐺𝑦)𝐺𝑧) = (𝑥𝐺(𝑦𝐺𝑧))
4 isgrpoi.4 . . 3 𝑈 ∈ 𝑋
5 isgrpoi.5 . . . . 5 (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝑈𝐺𝑥) = 𝑥)
6 isgrpoi.6 . . . . . 6 (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑁 ∈ 𝑋)
7 isgrpoi.7 . . . . . 6 (𝑥 ∈ 𝑋 → (𝑁𝐺𝑥) = 𝑈)
8 oveq1 7425 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝑁 → (𝑦𝐺𝑥) = (𝑁𝐺𝑥))
98eqeq1d 2763 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑁 → ((𝑦𝐺𝑥) = 𝑈 ↔ (𝑁𝐺𝑥) = 𝑈))
109rspcev 3577 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ 𝑋 ∧ (𝑁𝐺𝑥) = 𝑈) → ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)
116, 7, 10syl2anc 596 . . . . 5 (𝑥 ∈ 𝑋 → ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)
125, 11jca 521 . . . 4 (𝑥 ∈ 𝑋 → ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈))
1312rgen 3079 . . 3 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)
14 oveq1 7425 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑈 → (𝑢𝐺𝑥) = (𝑈𝐺𝑥))
1514eqeq1d 2763 . . . . . 6 (𝑢 = 𝑈 → ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ↔ (𝑈𝐺𝑥) = 𝑥))
16 eqeq2 2773 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑈 → ((𝑦𝐺𝑥) = 𝑢 ↔ (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈))
1716rexbidv 3187 . . . . . 6 (𝑢 = 𝑈 → (∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢 ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈))
1815, 17anbi12d 644 . . . . 5 (𝑢 = 𝑈 → (((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢) ↔ ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)))
1918ralbidv 3186 . . . 4 (𝑢 = 𝑈 → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)))
2019rspcev 3577 . . 3 ((𝑈 ∈ 𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)) → ∃𝑢 ∈ 𝑋 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢))
214, 13, 20mp2an 705 . 2 ∃𝑢 ∈ 𝑋 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢)
22 isgrpoi.1 . . . . 5 𝑋 ∈ V
2322, 22xpex 7765 . . . 4 (𝑋 × 𝑋) ∈ V
24 fex 7230 . . . 4 ((𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋 ∧ (𝑋 × 𝑋) ∈ V) → 𝐺 ∈ V)
251, 23, 24mp2an 705 . . 3 𝐺 ∈ V
265eqcomd 2767 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑥 = (𝑈𝐺𝑥))
27 rspceov 7467 . . . . . . . . . 10 ((𝑈 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 = (𝑈𝐺𝑥)) → ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧))
284, 27mp3an1 1477 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 = (𝑈𝐺𝑥)) → ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧))
2926, 28mpdan 700 . . . . . . . 8 (𝑥 ∈ 𝑋 → ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧))
3029rgen 3079 . . . . . . 7 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧)
31 foov 7593 . . . . . . 7 (𝐺:(𝑋 × 𝑋)–onto→𝑋 ↔ (𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧)))
321, 30, 31mpbir2an 724 . . . . . 6 𝐺:(𝑋 × 𝑋)–onto→𝑋
33 forn 6797 . . . . . 6 (𝐺:(𝑋 × 𝑋)–onto→𝑋 → ran 𝐺 = 𝑋)
3432, 33ax-mp 5 . . . . 5 ran 𝐺 = 𝑋
3534eqcomi 2770 . . . 4 𝑋 = ran 𝐺
3635isgrpo 31092 . . 3 (𝐺 ∈ V → (𝐺 ∈ GrpOp ↔ (𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑥𝐺𝑦)𝐺𝑧) = (𝑥𝐺(𝑦𝐺𝑧)) ∧ ∃𝑢 ∈ 𝑋 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢))))
3725, 36ax-mp 5 . 2 (𝐺 ∈ GrpOp ↔ (𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑥𝐺𝑦)𝐺𝑧) = (𝑥𝐺(𝑦𝐺𝑧)) ∧ ∃𝑢 ∈ 𝑋 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢)))
381, 3, 21, 37mpbir3an 1360 1 𝐺 ∈ GrpOp
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3077  ∃wrex 3087  Vcvv 3451   × cxp 5649  ran crn 5652  ⟶wf 6533  –onto→wfo 6535  (class class class)co 7418  GrpOpcgr 31084
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 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7749
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-ral 3078  df-rex 3088  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-id 5546  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-ov 7421  df-grpo 31088
This theorem is used by:  cnaddabloOLD  31176  hilablo  31755  hhssabloilem  31856  grposnOLD  38796
  Copyright terms: Public domain W3C validator