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

Theorem qusmnd 18937
Description: Prove that a quotient structure is a monoid. (Contributed by Thierry Arnoux, 31-Aug-2026.)
Hypotheses
Ref Expression
qusmnd.u (𝜑 → 𝑈 = (𝑅 /s ∼ ))
qusmnd.v (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
qusmnd.p + = (+g‘𝑅)
qusmnd.r (𝜑 → ∼ Er 𝑉)
qusmnd.x (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑋)
qusmnd.e (𝜑 → ((𝑎 ∼ 𝑝 ∧ 𝑏 ∼ 𝑞) → (𝑎 + 𝑏) ∼ (𝑝 + 𝑞)))
qusmnd.1 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
qusmnd.2 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) ∼ (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
qusmnd.3 (𝜑 → 0 ∈ 𝑉)
qusmnd.4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ( 0 + 𝑥) ∼ 𝑥)
qusmnd.5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 0 ) ∼ 𝑥)
Assertion
Ref Expression
qusmnd (𝜑 → (𝑈 ∈ Mnd ∧ [ 0 ] ∼ = (0g‘𝑈)))
Distinct variable groups:   + ,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   0 ,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥   ∼ ,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝑅,𝑝,𝑞   𝑈,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝑉,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝜑,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   + (𝑧)   𝑅(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑎, 𝑏)   𝑋(𝑥, 𝑦, 𝑧, 𝑞, 𝑝, 𝑎, 𝑏)   0 (𝑦, 𝑧)

Proof of Theorem qusmnd
Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 qusmnd.u . . . 4 (𝜑 → 𝑈 = (𝑅 /s ∼ ))
2 qusmnd.v . . . 4 (𝜑 → 𝑉 = (Base‘𝑅))
3 eqid 2760 . . . 4 (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ ) = (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )
4 qusmnd.r . . . . 5 (𝜑 → ∼ Er 𝑉)
5 fvex 6886 . . . . . 6 (Base‘𝑅) ∈ V
62, 5eqeltrdi 2868 . . . . 5 (𝜑 → 𝑉 ∈ V)
7 erex 8720 . . . . 5 ( ∼ Er 𝑉 → (𝑉 ∈ V → ∼ ∈ V))
84, 6, 7sylc 66 . . . 4 (𝜑 → ∼ ∈ V)
9 qusmnd.x . . . 4 (𝜑 → 𝑅 ∈ 𝑋)
101, 2, 3, 8, 9qusval 17676 . . 3 (𝜑 → 𝑈 = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ ) “s 𝑅))
11 qusmnd.p . . 3 + = (+g‘𝑅)
121, 2, 3, 8, 9quslem 17677 . . 3 (𝜑 → (𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ ):𝑉–onto→(𝑉 / ∼ ))
13 qusmnd.1 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
14133expb 1138 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
15 qusmnd.e . . . 4 (𝜑 → ((𝑎 ∼ 𝑝 ∧ 𝑏 ∼ 𝑞) → (𝑎 + 𝑏) ∼ (𝑝 + 𝑞)))
164, 6, 3, 14, 15ercpbl 17683 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎 ∈ 𝑉 ∧ 𝑏 ∈ 𝑉) ∧ (𝑝 ∈ 𝑉 ∧ 𝑞 ∈ 𝑉)) → ((((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑎) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑝) ∧ ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑏) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑞)) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑎 + 𝑏)) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑝 + 𝑞))))
174adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ∼ Er 𝑉)
18 qusmnd.2 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) ∼ (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
1917, 18erthi 8752 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → [((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)] ∼ = [(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))] ∼ )
206adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → 𝑉 ∈ V)
2117, 20, 3divsfval 17681 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = [((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)] ∼ )
2217, 20, 3divsfval 17681 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) = [(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))] ∼ )
2319, 21, 223eqtr4d 2805 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥 ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ 𝑧 ∈ 𝑉)) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))))
24 qusmnd.3 . . 3 (𝜑 → 0 ∈ 𝑉)
254adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ∼ Er 𝑉)
26 qusmnd.4 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ( 0 + 𝑥) ∼ 𝑥)
2725, 26erthi 8752 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → [( 0 + 𝑥)] ∼ = [𝑥] ∼ )
286adantr 486 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → 𝑉 ∈ V)
2925, 28, 3divsfval 17681 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘( 0 + 𝑥)) = [( 0 + 𝑥)] ∼ )
3025, 28, 3divsfval 17681 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑥) = [𝑥] ∼ )
3127, 29, 303eqtr4d 2805 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘( 0 + 𝑥)) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑥))
32 qusmnd.5 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → (𝑥 + 0 ) ∼ 𝑥)
3325, 32erthi 8752 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → [(𝑥 + 0 )] ∼ = [𝑥] ∼ )
3425, 28, 3divsfval 17681 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑥 + 0 )) = [(𝑥 + 0 )] ∼ )
3533, 34, 303eqtr4d 2805 . . 3 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝑉) → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘(𝑥 + 0 )) = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘𝑥))
3610, 2, 11, 12, 16, 9, 13, 23, 24, 31, 35imasmnd2 18930 . 2 (𝜑 → (𝑈 ∈ Mnd ∧ ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘ 0 ) = (0g‘𝑈)))
374, 6, 3divsfval 17681 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘ 0 ) = [ 0 ] ∼ )
3837eqcomd 2766 . . . 4 (𝜑 → [ 0 ] ∼ = ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘ 0 ))
3938eqeq1d 2762 . . 3 (𝜑 → ([ 0 ] ∼ = (0g‘𝑈) ↔ ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘ 0 ) = (0g‘𝑈)))
4039anbi2d 642 . 2 (𝜑 → ((𝑈 ∈ Mnd ∧ [ 0 ] ∼ = (0g‘𝑈)) ↔ (𝑈 ∈ Mnd ∧ ((𝑢 ∈ 𝑉 ↦ [𝑢] ∼ )‘ 0 ) = (0g‘𝑈))))
4136, 40mpbird 260 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ Mnd ∧ [ 0 ] ∼ = (0g‘𝑈)))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  Vcvv 3450   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ‘cfv 6527  (class class class)co 7408   Er wer 8692  [cec 8693   / cqs 8694  Basecbs 17349  +gcplusg 17390  0gc0g 17572   /s cqus 17639  Mndcmnd 18885
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 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7734  ax-cnex 11228  ax-resscn 11229  ax-1cn 11230  ax-icn 11231  ax-addcl 11232  ax-addrcl 11233  ax-mulcl 11234  ax-mulrcl 11235  ax-mulcom 11236  ax-addass 11237  ax-mulass 11238  ax-distr 11239  ax-i2m1 11240  ax-1ne0 11241  ax-1rid 11242  ax-rnegex 11243  ax-rrecex 11244  ax-cnre 11245  ax-pre-lttri 11246  ax-pre-lttrn 11247  ax-pre-ltadd 11248  ax-pre-mulgt0 11249
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-tp 4588  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6293  df-ord 6354  df-on 6355  df-lim 6356  df-suc 6357  df-iota 6483  df-fun 6529  df-fn 6530  df-f 6531  df-f1 6532  df-fo 6533  df-f1o 6534  df-fv 6535  df-riota 7365  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7861  df-1st 7984  df-2nd 7985  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-1o 8454  df-er 8695  df-ec 8697  df-qs 8701  df-en 8952  df-dom 8953  df-sdom 8954  df-fin 8955  df-sup 9412  df-inf 9413  df-pnf 11317  df-mnf 11318  df-xr 11319  df-ltxr 11320  df-le 11321  df-sub 11515  df-neg 11516  df-nn 12306  df-2 12375  df-3 12376  df-4 12377  df-5 12378  df-6 12379  df-7 12380  df-8 12381  df-9 12382  df-n0 12577  df-z 12664  df-dec 12785  df-uz 12936  df-fz 13610  df-struct 17287  df-slot 17322  df-ndx 17334  df-base 17350  df-plusg 17403  df-mulr 17404  df-sca 17406  df-vsca 17407  df-ip 17408  df-tset 17409  df-ple 17410  df-ds 17412  df-0g 17574  df-imas 17642  df-qus 17643  df-mgm 18778  df-sgrp 18870  df-mnd 18886
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator