Theorem smndex1sgrp 18870

Description: The monoid of endofunctions on ℕ₀ restricted to the modulo function 𝐼 and the constant functions (𝐺‘𝐾) is a semigroup. (Contributed by AV, 14-Feb-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
smndex1ibas.m	⊢ 𝑀 = (EndoFMnd‘ℕ0)
smndex1ibas.n	⊢ 𝑁 ∈ ℕ
smndex1ibas.i	⊢ 𝐼 = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥 mod 𝑁))
smndex1ibas.g	⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
smndex1mgm.b	⊢ 𝐵 = ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)})
smndex1mgm.s	⊢ 𝑆 = (𝑀 ↾s 𝐵)

Assertion

Ref	Expression
smndex1sgrp	⊢ 𝑆 ∈ Smgrp

Distinct variable groups:   𝑥,𝑁,𝑛   𝑥,𝑀   𝑛,𝐺   𝑛,𝑀   𝑥,𝐺   𝑛,𝐼,𝑥   𝑥,𝑆

Allowed substitution hints:   𝐵(𝑥,𝑛)   𝑆(𝑛)

Proof of Theorem smndex1sgrp

Dummy variables 𝑦 𝑏 𝑎 𝑐 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		smndex1ibas.m	. . 3 ⊢ 𝑀 = (EndoFMnd‘ℕ0)
2		smndex1ibas.n	. . 3 ⊢ 𝑁 ∈ ℕ
3		smndex1ibas.i	. . 3 ⊢ 𝐼 = (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ (𝑥 mod 𝑁))
4		smndex1ibas.g	. . 3 ⊢ 𝐺 = (𝑛 ∈ (0..^𝑁) ↦ (𝑥 ∈ ℕ0 ↦ 𝑛))
5		smndex1mgm.b	. . 3 ⊢ 𝐵 = ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)})
6		smndex1mgm.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (𝑀 ↾s 𝐵)
7	1, 2, 3, 4, 5, 6	smndex1mgm 18869	. 2 ⊢ 𝑆 ∈ Mgm
8		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑆) = (Base‘𝑆)
9		eqid 2737	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑆) = (+g‘𝑆)
10	8, 9	mgmcl 18602	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ Mgm ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∈ (Base‘𝑆))
11	7, 10	mp3an1 1451	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) ∈ (Base‘𝑆))
12		snex 5376	. . . . . . . . . 10 ⊢ {𝐼} ∈ V
13		ovex 7393	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (0..^𝑁) ∈ V
14		snex 5376	. . . . . . . . . . 11 ⊢ {(𝐺‘𝑛)} ∈ V
15	13, 14	iunex 7914	. . . . . . . . . 10 ⊢ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)} ∈ V
16	12, 15	unex 7691	. . . . . . . . 9 ⊢ ({𝐼} ∪ ∪ 𝑛 ∈ (0..^𝑁){(𝐺‘𝑛)}) ∈ V
17	5, 16	eqeltri 2833	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 ∈ V
18		eqid 2737	. . . . . . . . 9 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
19	6, 18	ressplusg 17245	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐵 ∈ V → (+g‘𝑀) = (+g‘𝑆))
20	17, 19	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑆)
21	20	eqcomi 2746	. . . . . 6 ⊢ (+g‘𝑆) = (+g‘𝑀)
22	21	oveqi 7373	. . . . 5 ⊢ (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) = (𝑥(+g‘𝑀)𝑦)
23	1, 2, 3, 4, 5, 6	smndex1bas 18868	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝑆) = 𝐵
24	1, 2, 3, 4, 5	smndex1basss 18867	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 ⊆ (Base‘𝑀)
25	23, 24	eqsstri 3969	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑆) ⊆ (Base‘𝑀)
26		ssel 3916	. . . . . . . 8 ⊢ ((Base‘𝑆) ⊆ (Base‘𝑀) → (𝑥 ∈ (Base‘𝑆) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑀)))
27		ssel 3916	. . . . . . . 8 ⊢ ((Base‘𝑆) ⊆ (Base‘𝑀) → (𝑦 ∈ (Base‘𝑆) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑀)))
28	26, 27	anim12d 610	. . . . . . 7 ⊢ ((Base‘𝑆) ⊆ (Base‘𝑀) → ((𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑀))))
29	25, 28	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑀)))
30		eqid 2737	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
31	1, 30, 18	efmndov 18840	. . . . . 6 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑀)) → (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) = (𝑥 ∘ 𝑦))
32	29, 31	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥(+g‘𝑀)𝑦) = (𝑥 ∘ 𝑦))
33	22, 32	eqtrid 2784	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑆)) → (𝑥(+g‘𝑆)𝑦) = (𝑥 ∘ 𝑦))
34	11, 33	symggrplem 18843	. . 3 ⊢ ((𝑎 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑏 ∈ (Base‘𝑆) ∧ 𝑐 ∈ (Base‘𝑆)) → ((𝑎(+g‘𝑆)𝑏)(+g‘𝑆)𝑐) = (𝑎(+g‘𝑆)(𝑏(+g‘𝑆)𝑐)))
35	34	rgen3 3183	. 2 ⊢ ∀𝑎 ∈ (Base‘𝑆)∀𝑏 ∈ (Base‘𝑆)∀𝑐 ∈ (Base‘𝑆)((𝑎(+g‘𝑆)𝑏)(+g‘𝑆)𝑐) = (𝑎(+g‘𝑆)(𝑏(+g‘𝑆)𝑐))
36	8, 9	issgrp 18679	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ Smgrp ↔ (𝑆 ∈ Mgm ∧ ∀𝑎 ∈ (Base‘𝑆)∀𝑏 ∈ (Base‘𝑆)∀𝑐 ∈ (Base‘𝑆)((𝑎(+g‘𝑆)𝑏)(+g‘𝑆)𝑐) = (𝑎(+g‘𝑆)(𝑏(+g‘𝑆)𝑐))))
37	7, 35, 36	mpbir2an 712	1 ⊢ 𝑆 ∈ Smgrp

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1542   ∈ wcel 2114  ∀wral 3052  Vcvv 3430   ∪ cun 3888   ⊆ wss 3890  {csn 4568  ∪ ciun 4934   ↦ cmpt 5167   ∘ ccom 5628  ‘cfv 6492  (class class class)co 7360  0cc0 11029  ℕcn 12165  ℕ₀cn0 12428  ..^cfzo 13599   mod cmo 13819  Basecbs 17170   ↾_s cress 17191  +_gcplusg 17211  Mgmcmgm 18597  Smgrpcsgrp 18677  EndoFMndcefmnd 18827

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 5212  ax-sep 5231  ax-nul 5241  ax-pow 5302  ax-pr 5370  ax-un 7682  ax-cnex 11085  ax-resscn 11086  ax-1cn 11087  ax-icn 11088  ax-addcl 11089  ax-addrcl 11090  ax-mulcl 11091  ax-mulrcl 11092  ax-mulcom 11093  ax-addass 11094  ax-mulass 11095  ax-distr 11096  ax-i2m1 11097  ax-1ne0 11098  ax-1rid 11099  ax-rnegex 11100  ax-rrecex 11101  ax-cnre 11102  ax-pre-lttri 11103  ax-pre-lttrn 11104  ax-pre-ltadd 11105  ax-pre-mulgt0 11106  ax-pre-sup 11107

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-tp 4573  df-op 4575  df-uni 4852  df-iun 4936  df-br 5087  df-opab 5149  df-mpt 5168  df-tr 5194  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-riota 7317  df-ov 7363  df-oprab 7364  df-mpo 7365  df-om 7811  df-1st 7935  df-2nd 7936  df-frecs 8224  df-wrecs 8255  df-recs 8304  df-rdg 8342  df-1o 8398  df-er 8636  df-map 8768  df-en 8887  df-dom 8888  df-sdom 8889  df-fin 8890  df-sup 9348  df-inf 9349  df-pnf 11172  df-mnf 11173  df-xr 11174  df-ltxr 11175  df-le 11176  df-sub 11370  df-neg 11371  df-div 11799  df-nn 12166  df-2 12235  df-3 12236  df-4 12237  df-5 12238  df-6 12239  df-7 12240  df-8 12241  df-9 12242  df-n0 12429  df-z 12516  df-uz 12780  df-rp 12934  df-fz 13453  df-fzo 13600  df-fl 13742  df-mod 13820  df-struct 17108  df-sets 17125  df-slot 17143  df-ndx 17155  df-base 17171  df-ress 17192  df-plusg 17224  df-tset 17230  df-mgm 18599  df-sgrp 18678  df-efmnd 18828

This theorem is referenced by:  smndex1mnd  18872