Theorem pj1eu 19671

Description: Uniqueness of a left projection. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Oct-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
pj1eu.a	⊢ + = (+g‘𝐺)
pj1eu.s	⊢ ⊕ = (LSSum‘𝐺)
pj1eu.o	⊢ 0 = (0g‘𝐺)
pj1eu.z	⊢ 𝑍 = (Cntz‘𝐺)
pj1eu.2	⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pj1eu.3	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
pj1eu.4	⊢ (𝜑 → (𝑇 ∩ 𝑈) = { 0 })
pj1eu.5	⊢ (𝜑 → 𝑇 ⊆ (𝑍‘𝑈))

Assertion

Ref	Expression
pj1eu	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈)) → ∃!𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦, +   𝑥, ⊕ ,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝐺,𝑦   𝑥,𝑇,𝑦   𝑥,𝑈,𝑦   𝑥,𝑋,𝑦

Allowed substitution hints:   0 (𝑥,𝑦)   𝑍(𝑥,𝑦)

Proof of Theorem pj1eu

Dummy variables 𝑣 𝑢 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pj1eu.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
2		pj1eu.3	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
3		pj1eu.a	. . . . 5 ⊢ + = (+g‘𝐺)
4		pj1eu.s	. . . . 5 ⊢ ⊕ = (LSSum‘𝐺)
5	3, 4	lsmelval 19624	. . . 4 ⊢ ((𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦)))
6	1, 2, 5	syl2anc 585	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈) ↔ ∃𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦)))
7	6	biimpa 476	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈)) → ∃𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦))
8		reeanv 3210	. . . . 5 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑈 (𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) ↔ (∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)))
9		eqtr2 2758	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑢 + 𝑣))
10		pj1eu.o	. . . . . . . . 9 ⊢ 0 = (0g‘𝐺)
11		pj1eu.z	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝑍 = (Cntz‘𝐺)
12	1	ad2antrr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑇 ∈ (SubGrp‘𝐺))
13	2	ad2antrr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑈 ∈ (SubGrp‘𝐺))
14		pj1eu.4	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (𝑇 ∩ 𝑈) = { 0 })
15	14	ad2antrr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → (𝑇 ∩ 𝑈) = { 0 })
16		pj1eu.5	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ⊆ (𝑍‘𝑈))
17	16	ad2antrr 727	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑇 ⊆ (𝑍‘𝑈))
18		simplrl 777	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑥 ∈ 𝑇)
19		simplrr 778	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑢 ∈ 𝑇)
20		simprl 771	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑦 ∈ 𝑈)
21		simprr 773	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → 𝑣 ∈ 𝑈)
22	3, 10, 11, 12, 13, 15, 17, 18, 19, 20, 21	subgdisjb 19668	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑢 + 𝑣) ↔ (𝑥 = 𝑢 ∧ 𝑦 = 𝑣)))
23		simpl 482	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 = 𝑢 ∧ 𝑦 = 𝑣) → 𝑥 = 𝑢)
24	22, 23	biimtrdi 253	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → ((𝑥 + 𝑦) = (𝑢 + 𝑣) → 𝑥 = 𝑢))
25	9, 24	syl5 34	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) ∧ (𝑦 ∈ 𝑈 ∧ 𝑣 ∈ 𝑈)) → ((𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢))
26	25	rexlimdvva 3195	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) → (∃𝑦 ∈ 𝑈 ∃𝑣 ∈ 𝑈 (𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢))
27	8, 26	biimtrrid 243	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑇 ∧ 𝑢 ∈ 𝑇)) → ((∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢))
28	27	ralrimivva 3181	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝑇 ∀𝑢 ∈ 𝑇 ((∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢))
29	28	adantr 480	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈)) → ∀𝑥 ∈ 𝑇 ∀𝑢 ∈ 𝑇 ((∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢))
30		oveq1 7374	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑢 → (𝑥 + 𝑦) = (𝑢 + 𝑦))
31	30	eqeq2d 2748	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝑢 → (𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ↔ 𝑋 = (𝑢 + 𝑦)))
32	31	rexbidv 3162	. . . 4 ⊢ (𝑥 = 𝑢 → (∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ↔ ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑦)))
33		oveq2 7375	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝑣 → (𝑢 + 𝑦) = (𝑢 + 𝑣))
34	33	eqeq2d 2748	. . . . 5 ⊢ (𝑦 = 𝑣 → (𝑋 = (𝑢 + 𝑦) ↔ 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)))
35	34	cbvrexvw 3217	. . . 4 ⊢ (∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑦) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣))
36	32, 35	bitrdi 287	. . 3 ⊢ (𝑥 = 𝑢 → (∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ↔ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)))
37	36	reu4 3678	. 2 ⊢ (∃!𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑇 ∀𝑢 ∈ 𝑇 ((∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦) ∧ ∃𝑣 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑢 + 𝑣)) → 𝑥 = 𝑢)))
38	7, 29, 37	sylanbrc 584	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑋 ∈ (𝑇 ⊕ 𝑈)) → ∃!𝑥 ∈ 𝑇 ∃𝑦 ∈ 𝑈 𝑋 = (𝑥 + 𝑦))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  ∃wrex 3062  ∃!wreu 3341   ∩ cin 3889   ⊆ wss 3890  {csn 4568  ‘cfv 6499  (class class class)co 7367  +_gcplusg 17220  0_gc0g 17402  SubGrpcsubg 19096  Cntzccntz 19290  LSSumclsm 19609

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 1912  ax-6 1969  ax-7 2010  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2147  ax-11 2163  ax-12 2185  ax-ext 2709  ax-rep 5213  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5308  ax-pr 5376  ax-un 7689  ax-cnex 11094  ax-resscn 11095  ax-1cn 11096  ax-icn 11097  ax-addcl 11098  ax-addrcl 11099  ax-mulcl 11100  ax-mulrcl 11101  ax-mulcom 11102  ax-addass 11103  ax-mulass 11104  ax-distr 11105  ax-i2m1 11106  ax-1ne0 11107  ax-1rid 11108  ax-rnegex 11109  ax-rrecex 11110  ax-cnre 11111  ax-pre-lttri 11112  ax-pre-lttrn 11113  ax-pre-ltadd 11114  ax-pre-mulgt0 11115

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2716  df-cleq 2729  df-clel 2812  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3063  df-rmo 3343  df-reu 3344  df-rab 3391  df-v 3432  df-sbc 3730  df-csb 3839  df-dif 3893  df-un 3895  df-in 3897  df-ss 3907  df-pss 3910  df-nul 4275  df-if 4468  df-pw 4544  df-sn 4569  df-pr 4571  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5526  df-eprel 5531  df-po 5539  df-so 5540  df-fr 5584  df-we 5586  df-xp 5637  df-rel 5638  df-cnv 5639  df-co 5640  df-dm 5641  df-rn 5642  df-res 5643  df-ima 5644  df-pred 6266  df-ord 6327  df-on 6328  df-lim 6329  df-suc 6330  df-iota 6455  df-fun 6501  df-fn 6502  df-f 6503  df-f1 6504  df-fo 6505  df-f1o 6506  df-fv 6507  df-riota 7324  df-ov 7370  df-oprab 7371  df-mpo 7372  df-om 7818  df-1st 7942  df-2nd 7943  df-frecs 8231  df-wrecs 8262  df-recs 8311  df-rdg 8349  df-er 8643  df-en 8894  df-dom 8895  df-sdom 8896  df-pnf 11181  df-mnf 11182  df-xr 11183  df-ltxr 11184  df-le 11185  df-sub 11379  df-neg 11380  df-nn 12175  df-2 12244  df-sets 17134  df-slot 17152  df-ndx 17164  df-base 17180  df-ress 17201  df-plusg 17233  df-0g 17404  df-mgm 18608  df-sgrp 18687  df-mnd 18703  df-grp 18912  df-minusg 18913  df-sbg 18914  df-subg 19099  df-cntz 19292  df-lsm 19611

This theorem is referenced by:  pj1f  19672  pj1id  19674