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Theorem grpoidinv 25922
Description: A group has a left and right identity element, and every member has a left and right inverse. (Contributed by NM, 14-Oct-2006.) (New usage is discouraged.)
Hypothesis
Ref Expression
grpfo.1  |-  X  =  ran  G
Assertion
Ref Expression
grpoidinv  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  E. u  e.  X  A. x  e.  X  ( (
( u G x )  =  x  /\  ( x G u )  =  x )  /\  E. y  e.  X  ( ( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) ) )
Distinct variable groups:    x, y, u, G    u, X, x, y

Proof of Theorem grpoidinv
Dummy variables  w  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simpl 458 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )  -> 
( u G z )  =  z )
21ralimi 2818 . . . . . . 7  |-  ( A. z  e.  X  (
( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )  ->  A. z  e.  X  ( u G z )  =  z )
3 oveq2 6310 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  x  ->  (
u G z )  =  ( u G x ) )
4 id 23 . . . . . . . . 9  |-  ( z  =  x  ->  z  =  x )
53, 4eqeq12d 2444 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  x  ->  (
( u G z )  =  z  <->  ( u G x )  =  x ) )
65rspccva 3181 . . . . . . 7  |-  ( ( A. z  e.  X  ( u G z )  =  z  /\  x  e.  X )  ->  ( u G x )  =  x )
72, 6sylan 473 . . . . . 6  |-  ( ( A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )  /\  x  e.  X )  ->  (
u G x )  =  x )
87adantll 718 . . . . 5  |-  ( ( ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) )  /\  x  e.  X )  ->  (
u G x )  =  x )
98adantll 718 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( u G x )  =  x )
10 simpl 458 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  ->  G  e.  GrpOp
)
1110anim1i 570 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X ) )
12 id 23 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  u  e.  X )  ->  ( G  e.  GrpOp  /\  u  e.  X ) )
1312adantrr 721 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  ->  ( G  e.  GrpOp  /\  u  e.  X ) )
1413adantr 466 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( G  e.  GrpOp  /\  u  e.  X ) )
152adantl 467 . . . . . . . . 9  |-  ( ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) )  ->  A. z  e.  X  ( u G z )  =  z )
1615ad2antlr 731 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  A. z  e.  X  ( u G z )  =  z )
17 simpr 462 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )  ->  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )
1817ralimi 2818 . . . . . . . . . 10  |-  ( A. z  e.  X  (
( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )  ->  A. z  e.  X  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )
1918adantl 467 . . . . . . . . 9  |-  ( ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) )  ->  A. z  e.  X  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )
2019ad2antlr 731 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  A. z  e.  X  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )
2114, 16, 20jca32 537 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( ( G  e. 
GrpOp  /\  u  e.  X
)  /\  ( A. z  e.  X  (
u G z )  =  z  /\  A. z  e.  X  E. w  e.  X  (
w G z )  =  u ) ) )
22 grpfo.1 . . . . . . . 8  |-  X  =  ran  G
23 biid 239 . . . . . . . 8  |-  ( A. z  e.  X  (
u G z )  =  z  <->  A. z  e.  X  ( u G z )  =  z )
24 biid 239 . . . . . . . 8  |-  ( A. z  e.  X  E. w  e.  X  (
w G z )  =  u  <->  A. z  e.  X  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u )
2522, 23, 24grpoidinvlem3 25920 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  u  e.  X
)  /\  ( A. z  e.  X  (
u G z )  =  z  /\  A. z  e.  X  E. w  e.  X  (
w G z )  =  u ) )  /\  x  e.  X
)  ->  E. y  e.  X  ( (
y G x )  =  u  /\  (
x G y )  =  u ) )
2621, 25sylancom 671 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  E. y  e.  X  ( ( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) )
2722grpoidinvlem4 25921 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X )  /\  E. y  e.  X  ( ( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) )  -> 
( x G u )  =  ( u G x ) )
2811, 26, 27syl2anc 665 . . . . 5  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( x G u )  =  ( u G x ) )
2928, 9eqtrd 2463 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( x G u )  =  x )
309, 29, 26jca31 536 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  ( u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  /\  x  e.  X )  ->  ( ( ( u G x )  =  x  /\  ( x G u )  =  x )  /\  E. y  e.  X  (
( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) ) )
3130ralrimiva 2839 . 2  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
u  e.  X  /\  A. z  e.  X  ( ( u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  ( w G z )  =  u ) ) )  ->  A. x  e.  X  ( (
( u G x )  =  x  /\  ( x G u )  =  x )  /\  E. y  e.  X  ( ( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) ) )
3222grpolidinv 25915 . 2  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  E. u  e.  X  A. z  e.  X  ( (
u G z )  =  z  /\  E. w  e.  X  (
w G z )  =  u ) )
3331, 32reximddv 2901 1  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  E. u  e.  X  A. x  e.  X  ( (
( u G x )  =  x  /\  ( x G u )  =  x )  /\  E. y  e.  X  ( ( y G x )  =  u  /\  ( x G y )  =  u ) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 370    = wceq 1437    e. wcel 1868   A.wral 2775   E.wrex 2776   ran crn 4851  (class class class)co 6302   GrpOpcgr 25900
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1665  ax-4 1678  ax-5 1748  ax-6 1794  ax-7 1839  ax-8 1870  ax-9 1872  ax-10 1887  ax-11 1892  ax-12 1905  ax-13 2053  ax-ext 2400  ax-sep 4543  ax-nul 4552  ax-pr 4657  ax-un 6594
This theorem depends on definitions:  df-bi 188  df-or 371  df-an 372  df-3an 984  df-tru 1440  df-ex 1660  df-nf 1664  df-sb 1787  df-eu 2269  df-mo 2270  df-clab 2408  df-cleq 2414  df-clel 2417  df-nfc 2572  df-ne 2620  df-ral 2780  df-rex 2781  df-rab 2784  df-v 3083  df-sbc 3300  df-csb 3396  df-dif 3439  df-un 3441  df-in 3443  df-ss 3450  df-nul 3762  df-if 3910  df-sn 3997  df-pr 3999  df-op 4003  df-uni 4217  df-iun 4298  df-br 4421  df-opab 4480  df-mpt 4481  df-id 4765  df-xp 4856  df-rel 4857  df-cnv 4858  df-co 4859  df-dm 4860  df-rn 4861  df-iota 5562  df-fun 5600  df-fn 5601  df-f 5602  df-fo 5604  df-fv 5606  df-ov 6305  df-grpo 25905
This theorem is referenced by:  grpoideu  25923  grpoidval  25930  grpoidinv2  25932  grpomndo  26060
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