Theorem sgrp2nmndlem5 18986

Description: Lemma 5 for sgrp2nmnd 18987: M is not a monoid. (Contributed by AV, 29-Jan-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
mgm2nsgrp.s	⊢ 𝑆 = {𝐴, 𝐵}
mgm2nsgrp.b	⊢ (Base‘𝑀) = 𝑆
sgrp2nmnd.o	⊢ (+g‘𝑀) = (𝑥 ∈ 𝑆, 𝑦 ∈ 𝑆 ↦ if(𝑥 = 𝐴, 𝐴, 𝐵))

Assertion

Ref	Expression
sgrp2nmndlem5	⊢ ((♯‘𝑆) = 2 → 𝑀 ∉ Mnd)

Distinct variable groups:   𝑥,𝑆,𝑦   𝑥,𝐴,𝑦   𝑥,𝐵,𝑦   𝑥,𝑀,𝑦

Proof of Theorem sgrp2nmndlem5

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mgm2nsgrp.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = {𝐴, 𝐵}
2	1	hashprdifel 14430	. 2 ⊢ ((♯‘𝑆) = 2 → (𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵))
3		mgm2nsgrp.b	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝑀) = 𝑆
4		sgrp2nmnd.o	. . . . . . . 8 ⊢ (+g‘𝑀) = (𝑥 ∈ 𝑆, 𝑦 ∈ 𝑆 ↦ if(𝑥 = 𝐴, 𝐴, 𝐵))
5		eqid 2763	. . . . . . . 8 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
6	1, 3, 4, 5	sgrp2nmndlem2 18981	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) = 𝐴)
7	6	3adant3 1150	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) = 𝐴)
8		simp3 1156	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → 𝐴 ≠ 𝐵)
9	7, 8	eqnetrd 3025	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵)
10	9	olcd 887	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ((𝐴(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵))
11		oveq2 7418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐴 → (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐴(+g‘𝑀)𝐴))
12		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐴 → 𝑦 = 𝐴)
13	11, 12	neeq12d 3019	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝐴 → ((𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐴(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴))
14		oveq2 7418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐵 → (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐴(+g‘𝑀)𝐵))
15		id 23	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐵 → 𝑦 = 𝐵)
16	14, 15	neeq12d 3019	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝐵 → ((𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵))
17	13, 16	rexprg 4663	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝐴(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵)))
18	17	3adant3 1150	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝐴(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐴(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵)))
19	10, 18	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦)
20	1, 3, 4, 5	sgrp2nmndlem3 18982	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐵)
21		necom 3011	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐴 ≠ 𝐵 ↔ 𝐵 ≠ 𝐴)
22		df-ne 2959	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐵 ≠ 𝐴 ↔ ¬ 𝐵 = 𝐴)
23	21, 22	sylbb 222	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐴 ≠ 𝐵 → ¬ 𝐵 = 𝐴)
24	23	3ad2ant3 1153	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ¬ 𝐵 = 𝐴)
25	24	adantr 485	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐵) → ¬ 𝐵 = 𝐴)
26		eqeq1 2767	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐵 → ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐴 ↔ 𝐵 = 𝐴))
27	26	adantl 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐵) → ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐴 ↔ 𝐵 = 𝐴))
28	25, 27	mtbird 328	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) ∧ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐵) → ¬ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐴)
29	20, 28	mpdan 699	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ¬ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) = 𝐴)
30	29	neqned 2965	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴)
31	30	orcd 886	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐵(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵))
32		oveq2 7418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐴 → (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐵(+g‘𝑀)𝐴))
33	32, 12	neeq12d 3019	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝐴 → ((𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐵(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴))
34		oveq2 7418	. . . . . . 7 ⊢ (𝑦 = 𝐵 → (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐵(+g‘𝑀)𝐵))
35	34, 15	neeq12d 3019	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 = 𝐵 → ((𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐵(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵))
36	33, 35	rexprg 4663	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐵(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵)))
37	36	3adant3 1150	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ((𝐵(+g‘𝑀)𝐴) ≠ 𝐴 ∨ (𝐵(+g‘𝑀)𝐵) ≠ 𝐵)))
38	31, 37	mpbird 260	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦)
39		oveq1 7417	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐴(+g‘𝑀)𝑦))
40	39	neeq1d 3017	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → ((𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦))
41	40	rexbidv 3189	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐴 → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦))
42		oveq1 7417	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) = (𝐵(+g‘𝑀)𝑦))
43	42	neeq1d 3017	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → ((𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦))
44	43	rexbidv 3189	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 𝐵 → (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦))
45	41, 44	ralprg 4662	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆) → (∀𝑥 ∈ {𝐴, 𝐵}∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ∧ ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦)))
46	45	3adant3 1150	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → (∀𝑥 ∈ {𝐴, 𝐵}∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ↔ (∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐴(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 ∧ ∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝐵(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦)))
47	19, 38, 46	mpbir2and 725	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ 𝑆 ∧ 𝐵 ∈ 𝑆 ∧ 𝐴 ≠ 𝐵) → ∀𝑥 ∈ {𝐴, 𝐵}∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦)
48	3, 1	eqtr2i 2787	. . 3 ⊢ {𝐴, 𝐵} = (Base‘𝑀)
49	48, 5	isnmnd 18791	. 2 ⊢ (∀𝑥 ∈ {𝐴, 𝐵}∃𝑦 ∈ {𝐴, 𝐵} (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) ≠ 𝑦 → 𝑀 ∉ Mnd)
50	2, 47, 49	3syl 19	1 ⊢ ((♯‘𝑆) = 2 → 𝑀 ∉ Mnd)

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   ∨ wo 860   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958   ∉ wnel 3064  ∀wral 3079  ∃wrex 3089  ifcif 4487  {cpr 4591  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410   ∈ cmpo 7412  2c2 12290  ♯chash 14362  Basecbs 17264  +_gcplusg 17305  Mndcmnd 18787

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-oadd 8453  df-er 8690  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-dju 9883  df-card 9921  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-nn 12229  df-2 12298  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12858  df-fz 13531  df-hash 14363  df-mnd 18788

This theorem is referenced by:  sgrp2nmnd  18987  sgrpnmndex  18989