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

Theorem isgrpoi 31107
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 3207 . 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 7429 . . . . . . . 8 (𝑦 = 𝑁 → (𝑦𝐺𝑥) = (𝑁𝐺𝑥))
98eqeq1d 2762 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑁 → ((𝑦𝐺𝑥) = 𝑈 ↔ (𝑁𝐺𝑥) = 𝑈))
109rspcev 3576 . . . . . 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 3078 . . 3 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)
14 oveq1 7429 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑈 → (𝑢𝐺𝑥) = (𝑈𝐺𝑥))
1514eqeq1d 2762 . . . . . 6 (𝑢 = 𝑈 → ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ↔ (𝑈𝐺𝑥) = 𝑥))
16 eqeq2 2772 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑈 → ((𝑦𝐺𝑥) = 𝑢 ↔ (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈))
1716rexbidv 3186 . . . . . 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 3185 . . . 4 (𝑢 = 𝑈 → (∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑢𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑢) ↔ ∀𝑥 ∈ 𝑋 ((𝑈𝐺𝑥) = 𝑥 ∧ ∃𝑦 ∈ 𝑋 (𝑦𝐺𝑥) = 𝑈)))
2019rspcev 3576 . . 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 7769 . . . 4 (𝑋 × 𝑋) ∈ V
24 fex 7234 . . . 4 ((𝐺:(𝑋 × 𝑋)⟶𝑋 ∧ (𝑋 × 𝑋) ∈ V) → 𝐺 ∈ V)
251, 23, 24mp2an 705 . . 3 𝐺 ∈ V
265eqcomd 2766 . . . . . . . . 9 (𝑥 ∈ 𝑋 → 𝑥 = (𝑈𝐺𝑥))
27 rspceov 7471 . . . . . . . . . 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 3078 . . . . . . 7 ∀𝑥 ∈ 𝑋 ∃𝑦 ∈ 𝑋 ∃𝑧 ∈ 𝑋 𝑥 = (𝑦𝐺𝑧)
31 foov 7597 . . . . . . 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 6802 . . . . . 6 (𝐺:(𝑋 × 𝑋)–onto→𝑋 → ran 𝐺 = 𝑋)
3432, 33ax-mp 5 . . . . 5 ran 𝐺 = 𝑋
3534eqcomi 2769 . . . 4 𝑋 = ran 𝐺
3635isgrpo 31106 . . 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 1569   ∈ wcel 2144  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  Vcvv 3450   × cxp 5648  ran crn 5651  ⟶wf 6537  –onto→wfo 6539  (class class class)co 7422  GrpOpcgr 31098
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7753
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-ral 3077  df-rex 3087  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-id 5545  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-iota 6496  df-fun 6543  df-fn 6544  df-f 6545  df-f1 6546  df-fo 6547  df-f1o 6548  df-fv 6549  df-ov 7425  df-grpo 31102
This theorem is used by:  cnaddabloOLD  31190  hilablo  31769  hhssabloilem  31870  grposnOLD  38923
  Copyright terms: Public domain W3C validator