MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  isngp4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem isngp4 24120
Description: Express the property of being a normed group purely in terms of right-translation invariance of the metric instead of using the definition of norm (which itself uses the metric). (Contributed by Mario Carneiro, 29-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ngprcan.x 𝑋 = (Baseβ€˜πΊ)
ngprcan.p + = (+gβ€˜πΊ)
ngprcan.d 𝐷 = (distβ€˜πΊ)
Assertion
Ref Expression
isngp4 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)))
Distinct variable groups:   π‘₯,𝑦,𝑧,𝐷   π‘₯,𝐺,𝑦,𝑧   𝑧, +   π‘₯,𝑋,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   + (π‘₯,𝑦)

Proof of Theorem isngp4
StepHypRef Expression
1 ngpgrp 24107 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp β†’ 𝐺 ∈ Grp)
2 ngpms 24108 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp β†’ 𝐺 ∈ MetSp)
3 ngprcan.x . . . . 5 𝑋 = (Baseβ€˜πΊ)
4 ngprcan.p . . . . 5 + = (+gβ€˜πΊ)
5 ngprcan.d . . . . 5 𝐷 = (distβ€˜πΊ)
63, 4, 5ngprcan 24118 . . . 4 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦))
76ralrimivvva 3203 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦))
81, 2, 73jca 1128 . 2 (𝐺 ∈ NrmGrp β†’ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)))
9 simp1 1136 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)) β†’ 𝐺 ∈ Grp)
10 simp2 1137 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)) β†’ 𝐺 ∈ MetSp)
11 eqid 2732 . . . . . . . . 9 (invgβ€˜πΊ) = (invgβ€˜πΊ)
123, 11grpinvcl 18871 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) ∈ 𝑋)
1312ad2ant2rl 747 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) ∈ 𝑋)
14 eqcom 2739 . . . . . . . . 9 (((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)))
15 oveq2 7416 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) β†’ (π‘₯ + 𝑧) = (π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))
16 oveq2 7416 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) β†’ (𝑦 + 𝑧) = (𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))
1715, 16oveq12d 7426 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) β†’ ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))))
1817eqeq2d 2743 . . . . . . . . 9 (𝑧 = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) β†’ ((π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))))
1914, 18bitrid 282 . . . . . . . 8 (𝑧 = ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) β†’ (((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))))
2019rspcv 3608 . . . . . . 7 (((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦) ∈ 𝑋 β†’ (βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) β†’ (π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))))
2113, 20syl 17 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) β†’ (π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))))
22 eqid 2732 . . . . . . . . . . . 12 (-gβ€˜πΊ) = (-gβ€˜πΊ)
233, 4, 11, 22grpsubval 18869 . . . . . . . . . . 11 ((π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) = (π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))
2423adantl 482 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) = (π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)))
2524eqcomd 2738 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)) = (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦))
26 eqid 2732 . . . . . . . . . . 11 (0gβ€˜πΊ) = (0gβ€˜πΊ)
273, 4, 26, 11grprinv 18874 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)) = (0gβ€˜πΊ))
2827ad2ant2rl 747 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦)) = (0gβ€˜πΊ))
2925, 28oveq12d 7426 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))) = ((π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)𝐷(0gβ€˜πΊ)))
303, 22grpsubcl 18902 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) β†’ (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑋)
31303expb 1120 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑋)
3231adantlr 713 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑋)
33 eqid 2732 . . . . . . . . . 10 (normβ€˜πΊ) = (normβ€˜πΊ)
3433, 3, 26, 5nmval 24097 . . . . . . . . 9 ((π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝑋 β†’ ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)) = ((π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)𝐷(0gβ€˜πΊ)))
3532, 34syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)) = ((π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)𝐷(0gβ€˜πΊ)))
3629, 35eqtr4d 2775 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)))
3736eqeq2d 2743 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ ((π‘₯𝐷𝑦) = ((π‘₯ + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))𝐷(𝑦 + ((invgβ€˜πΊ)β€˜π‘¦))) ↔ (π‘₯𝐷𝑦) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦))))
3821, 37sylibd 238 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (π‘₯ ∈ 𝑋 ∧ 𝑦 ∈ 𝑋)) β†’ (βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) β†’ (π‘₯𝐷𝑦) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦))))
3938ralimdvva 3204 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 (π‘₯𝐷𝑦) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦))))
40393impia 1117 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)) β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 (π‘₯𝐷𝑦) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦)))
4133, 22, 5, 3isngp3 24106 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 (π‘₯𝐷𝑦) = ((normβ€˜πΊ)β€˜(π‘₯(-gβ€˜πΊ)𝑦))))
429, 10, 40, 41syl3anbrc 1343 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)) β†’ 𝐺 ∈ NrmGrp)
438, 42impbii 208 1 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑋 βˆ€π‘§ ∈ 𝑋 ((π‘₯ + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (π‘₯𝐷𝑦)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  Basecbs 17143  +gcplusg 17196  distcds 17205  0gc0g 17384  Grpcgrp 18818  invgcminusg 18819  -gcsg 18820  MetSpcms 23823  normcnm 24084  NrmGrpcngp 24085
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-er 8702  df-map 8821  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-sup 9436  df-inf 9437  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-q 12932  df-rp 12974  df-xneg 13091  df-xadd 13092  df-xmul 13093  df-0g 17386  df-topgen 17388  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-sbg 18823  df-psmet 20935  df-xmet 20936  df-met 20937  df-bl 20938  df-mopn 20939  df-top 22395  df-topon 22412  df-topsp 22434  df-bases 22448  df-xms 23825  df-ms 23826  df-nm 24090  df-ngp 24091
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator