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

Theorem isngp4 23259
 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 = (Base‘𝐺)
ngprcan.p + = (+g𝐺)
ngprcan.d 𝐷 = (dist‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
isngp4 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,𝐷   𝑥,𝐺,𝑦,𝑧   𝑧, +   𝑥,𝑋,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   + (𝑥,𝑦)

Proof of Theorem isngp4
StepHypRef Expression
1 ngpgrp 23246 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp → 𝐺 ∈ Grp)
2 ngpms 23247 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp → 𝐺 ∈ MetSp)
3 ngprcan.x . . . . 5 𝑋 = (Base‘𝐺)
4 ngprcan.p . . . . 5 + = (+g𝐺)
5 ngprcan.d . . . . 5 𝐷 = (dist‘𝐺)
63, 4, 5ngprcan 23257 . . . 4 ((𝐺 ∈ NrmGrp ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋)) → ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦))
76ralrimivvva 3157 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp → ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦))
81, 2, 73jca 1125 . 2 (𝐺 ∈ NrmGrp → (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)))
9 simp1 1133 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)) → 𝐺 ∈ Grp)
10 simp2 1134 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)) → 𝐺 ∈ MetSp)
11 eqid 2798 . . . . . . . . 9 (invg𝐺) = (invg𝐺)
123, 11grpinvcl 18164 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋) → ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
1312ad2ant2rl 748 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
14 eqcom 2805 . . . . . . . . 9 (((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) ↔ (𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)))
15 oveq2 7153 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ((invg𝐺)‘𝑦) → (𝑥 + 𝑧) = (𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦)))
16 oveq2 7153 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ((invg𝐺)‘𝑦) → (𝑦 + 𝑧) = (𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)))
1715, 16oveq12d 7163 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ((invg𝐺)‘𝑦) → ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦))))
1817eqeq2d 2809 . . . . . . . . 9 (𝑧 = ((invg𝐺)‘𝑦) → ((𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) ↔ (𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)))))
1914, 18syl5bb 286 . . . . . . . 8 (𝑧 = ((invg𝐺)‘𝑦) → (((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) ↔ (𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)))))
2019rspcv 3567 . . . . . . 7 (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 → (∀𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) → (𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)))))
2113, 20syl 17 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (∀𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) → (𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)))))
22 eqid 2798 . . . . . . . . . . . 12 (-g𝐺) = (-g𝐺)
233, 4, 11, 22grpsubval 18162 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥𝑋𝑦𝑋) → (𝑥(-g𝐺)𝑦) = (𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦)))
2423adantl 485 . . . . . . . . . 10 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (𝑥(-g𝐺)𝑦) = (𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦)))
2524eqcomd 2804 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦)) = (𝑥(-g𝐺)𝑦))
26 eqid 2798 . . . . . . . . . . 11 (0g𝐺) = (0g𝐺)
273, 4, 26, 11grprinv 18166 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋) → (𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)) = (0g𝐺))
2827ad2ant2rl 748 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦)) = (0g𝐺))
2925, 28oveq12d 7163 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦))) = ((𝑥(-g𝐺)𝑦)𝐷(0g𝐺)))
303, 22grpsubcl 18192 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥𝑋𝑦𝑋) → (𝑥(-g𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)
31303expb 1117 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (𝑥(-g𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)
3231adantlr 714 . . . . . . . . 9 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (𝑥(-g𝐺)𝑦) ∈ 𝑋)
33 eqid 2798 . . . . . . . . . 10 (norm‘𝐺) = (norm‘𝐺)
3433, 3, 26, 5nmval 23237 . . . . . . . . 9 ((𝑥(-g𝐺)𝑦) ∈ 𝑋 → ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦)) = ((𝑥(-g𝐺)𝑦)𝐷(0g𝐺)))
3532, 34syl 17 . . . . . . . 8 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦)) = ((𝑥(-g𝐺)𝑦)𝐷(0g𝐺)))
3629, 35eqtr4d 2836 . . . . . . 7 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦))) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦)))
3736eqeq2d 2809 . . . . . 6 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → ((𝑥𝐷𝑦) = ((𝑥 + ((invg𝐺)‘𝑦))𝐷(𝑦 + ((invg𝐺)‘𝑦))) ↔ (𝑥𝐷𝑦) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦))))
3821, 37sylibd 242 . . . . 5 (((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) ∧ (𝑥𝑋𝑦𝑋)) → (∀𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) → (𝑥𝐷𝑦) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦))))
3938ralimdvva 3146 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp) → (∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦) → ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝐷𝑦) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦))))
40393impia 1114 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)) → ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝐷𝑦) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦)))
4133, 22, 5, 3isngp3 23245 . . 3 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋 (𝑥𝐷𝑦) = ((norm‘𝐺)‘(𝑥(-g𝐺)𝑦))))
429, 10, 40, 41syl3anbrc 1340 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)) → 𝐺 ∈ NrmGrp)
438, 42impbii 212 1 (𝐺 ∈ NrmGrp ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ MetSp ∧ ∀𝑥𝑋𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑥 + 𝑧)𝐷(𝑦 + 𝑧)) = (𝑥𝐷𝑦)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  ∀wral 3106  ‘cfv 6332  (class class class)co 7145  Basecbs 16495  +gcplusg 16577  distcds 16586  0gc0g 16725  Grpcgrp 18115  invgcminusg 18116  -gcsg 18117  MetSpcms 22966  normcnm 23224  NrmGrpcngp 23225 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-sep 5171  ax-nul 5178  ax-pow 5235  ax-pr 5299  ax-un 7454  ax-cnex 10600  ax-resscn 10601  ax-1cn 10602  ax-icn 10603  ax-addcl 10604  ax-addrcl 10605  ax-mulcl 10606  ax-mulrcl 10607  ax-mulcom 10608  ax-addass 10609  ax-mulass 10610  ax-distr 10611  ax-i2m1 10612  ax-1ne0 10613  ax-1rid 10614  ax-rnegex 10615  ax-rrecex 10616  ax-cnre 10617  ax-pre-lttri 10618  ax-pre-lttrn 10619  ax-pre-ltadd 10620  ax-pre-mulgt0 10621  ax-pre-sup 10622 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3444  df-sbc 3723  df-csb 3831  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4247  df-if 4429  df-pw 4502  df-sn 4529  df-pr 4531  df-tp 4533  df-op 4535  df-uni 4805  df-iun 4887  df-br 5035  df-opab 5097  df-mpt 5115  df-tr 5141  df-id 5429  df-eprel 5434  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5482  df-we 5484  df-xp 5529  df-rel 5530  df-cnv 5531  df-co 5532  df-dm 5533  df-rn 5534  df-res 5535  df-ima 5536  df-pred 6123  df-ord 6169  df-on 6170  df-lim 6171  df-suc 6172  df-iota 6291  df-fun 6334  df-fn 6335  df-f 6336  df-f1 6337  df-fo 6338  df-f1o 6339  df-fv 6340  df-riota 7103  df-ov 7148  df-oprab 7149  df-mpo 7150  df-om 7574  df-1st 7684  df-2nd 7685  df-wrecs 7948  df-recs 8009  df-rdg 8047  df-er 8290  df-map 8409  df-en 8511  df-dom 8512  df-sdom 8513  df-sup 8908  df-inf 8909  df-pnf 10684  df-mnf 10685  df-xr 10686  df-ltxr 10687  df-le 10688  df-sub 10879  df-neg 10880  df-div 11305  df-nn 11644  df-2 11706  df-n0 11904  df-z 11990  df-uz 12252  df-q 12357  df-rp 12398  df-xneg 12515  df-xadd 12516  df-xmul 12517  df-0g 16727  df-topgen 16729  df-mgm 17864  df-sgrp 17913  df-mnd 17924  df-grp 18118  df-minusg 18119  df-sbg 18120  df-psmet 20104  df-xmet 20105  df-met 20106  df-bl 20107  df-mopn 20108  df-top 21540  df-topon 21557  df-topsp 21579  df-bases 21592  df-xms 22968  df-ms 22969  df-nm 23230  df-ngp 23231 This theorem is referenced by: (None)
 Copyright terms: Public domain W3C validator