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Theorem isgrpda 23956
Description: Properties that determine a group operation. (Contributed by Jeff Madsen, 1-Dec-2009.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
isgrpda.1  |-  ( ph  ->  X  e.  _V )
isgrpda.2  |-  ( ph  ->  G : ( X  X.  X ) --> X )
isgrpda.3  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
isgrpda.4  |-  ( ph  ->  U  e.  X )
isgrpda.5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  ( U G x )  =  x )
isgrpda.6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  E. n  e.  X  ( n G x )  =  U )
Assertion
Ref Expression
isgrpda  |-  ( ph  ->  G  e.  GrpOp )
Distinct variable groups:    ph, x, y, z    n, G, x, y, z    n, X, x, y, z    U, n, x, y, z
Allowed substitution hint:    ph( n)

Proof of Theorem isgrpda
Dummy variable  u is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 isgrpda.2 . . 3  |-  ( ph  ->  G : ( X  X.  X ) --> X )
2 isgrpda.3 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
32ralrimivvva 2915 . . 3  |-  ( ph  ->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
4 isgrpda.4 . . . 4  |-  ( ph  ->  U  e.  X )
5 isgrpda.5 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  ( U G x )  =  x )
6 isgrpda.6 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  E. n  e.  X  ( n G x )  =  U )
7 oveq1 6210 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  n  ->  (
y G x )  =  ( n G x ) )
87eqeq1d 2456 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  n  ->  (
( y G x )  =  U  <->  ( n G x )  =  U ) )
98cbvrexv 3054 . . . . . . 7  |-  ( E. y  e.  X  ( y G x )  =  U  <->  E. n  e.  X  ( n G x )  =  U )
106, 9sylibr 212 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U )
115, 10jca 532 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  (
( U G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) )
1211ralrimiva 2830 . . . 4  |-  ( ph  ->  A. x  e.  X  ( ( U G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) )
13 oveq1 6210 . . . . . . . 8  |-  ( u  =  U  ->  (
u G x )  =  ( U G x ) )
1413eqeq1d 2456 . . . . . . 7  |-  ( u  =  U  ->  (
( u G x )  =  x  <->  ( U G x )  =  x ) )
15 eqeq2 2469 . . . . . . . 8  |-  ( u  =  U  ->  (
( y G x )  =  u  <->  ( y G x )  =  U ) )
1615rexbidv 2868 . . . . . . 7  |-  ( u  =  U  ->  ( E. y  e.  X  ( y G x )  =  u  <->  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) )
1714, 16anbi12d 710 . . . . . 6  |-  ( u  =  U  ->  (
( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u )  <->  ( ( U G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) ) )
1817ralbidv 2846 . . . . 5  |-  ( u  =  U  ->  ( A. x  e.  X  ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u )  <->  A. x  e.  X  ( ( U G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) ) )
1918rspcev 3179 . . . 4  |-  ( ( U  e.  X  /\  A. x  e.  X  ( ( U G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  U ) )  ->  E. u  e.  X  A. x  e.  X  ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u ) )
204, 12, 19syl2anc 661 . . 3  |-  ( ph  ->  E. u  e.  X  A. x  e.  X  ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u ) )
214adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  U  e.  X )
22 simpr 461 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  x  e.  X )
235eqcomd 2462 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  x  =  ( U G x ) )
24 rspceov 6240 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( U  e.  X  /\  x  e.  X  /\  x  =  ( U G x ) )  ->  E. y  e.  X  E. z  e.  X  x  =  ( y G z ) )
2521, 22, 23, 24syl3anc 1219 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  x  e.  X )  ->  E. y  e.  X  E. z  e.  X  x  =  ( y G z ) )
2625ralrimiva 2830 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  A. x  e.  X  E. y  e.  X  E. z  e.  X  x  =  ( y G z ) )
27 foov 6350 . . . . . . . 8  |-  ( G : ( X  X.  X ) -onto-> X  <->  ( G : ( X  X.  X ) --> X  /\  A. x  e.  X  E. y  e.  X  E. z  e.  X  x  =  ( y G z ) ) )
281, 26, 27sylanbrc 664 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  G : ( X  X.  X ) -onto-> X )
29 forn 5734 . . . . . . 7  |-  ( G : ( X  X.  X ) -onto-> X  ->  ran  G  =  X )
3028, 29syl 16 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ran  G  =  X )
3130, 30xpeq12d 4976 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ran  G  X.  ran  G )  =  ( X  X.  X ) )
3231, 30feq23d 5665 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( G : ( ran  G  X.  ran  G ) --> ran  G  <->  G :
( X  X.  X
) --> X ) )
3330raleqdv 3029 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( A. z  e. 
ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  <->  A. z  e.  X  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) ) )
3430, 33raleqbidv 3037 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( A. y  e. 
ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  <->  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) ) )
3530, 34raleqbidv 3037 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( A. x  e. 
ran  G A. y  e.  ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) ) )
3630rexeqdv 3030 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( E. y  e. 
ran  G ( y G x )  =  u  <->  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u ) )
3736anbi2d 703 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  ran  G ( y G x )  =  u )  <->  ( (
u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  (
y G x )  =  u ) ) )
3830, 37raleqbidv 3037 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( A. x  e. 
ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  ran  G ( y G x )  =  u )  <->  A. x  e.  X  ( (
u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  (
y G x )  =  u ) ) )
3930, 38rexeqbidv 3038 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( E. u  e. 
ran  G A. x  e.  ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  ran  G ( y G x )  =  u )  <->  E. u  e.  X  A. x  e.  X  ( (
u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  (
y G x )  =  u ) ) )
4032, 35, 393anbi123d 1290 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( G :
( ran  G  X.  ran  G ) --> ran  G  /\  A. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  /\  E. u  e.  ran  G A. x  e.  ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e. 
ran  G ( y G x )  =  u ) )  <->  ( G : ( X  X.  X ) --> X  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  /\  E. u  e.  X  A. x  e.  X  (
( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  X  ( y G x )  =  u ) ) ) )
411, 3, 20, 40mpbir3and 1171 . 2  |-  ( ph  ->  ( G : ( ran  G  X.  ran  G ) --> ran  G  /\  A. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  /\  E. u  e.  ran  G A. x  e.  ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e. 
ran  G ( y G x )  =  u ) ) )
42 isgrpda.1 . . . . 5  |-  ( ph  ->  X  e.  _V )
43 xpexg 6620 . . . . 5  |-  ( ( X  e.  _V  /\  X  e.  _V )  ->  ( X  X.  X
)  e.  _V )
4442, 42, 43syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( X  X.  X
)  e.  _V )
45 fex 6062 . . . 4  |-  ( ( G : ( X  X.  X ) --> X  /\  ( X  X.  X )  e.  _V )  ->  G  e.  _V )
461, 44, 45syl2anc 661 . . 3  |-  ( ph  ->  G  e.  _V )
47 eqid 2454 . . . 4  |-  ran  G  =  ran  G
4847isgrpo 23855 . . 3  |-  ( G  e.  _V  ->  ( G  e.  GrpOp  <->  ( G : ( ran  G  X.  ran  G ) --> ran 
G  /\  A. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  /\  E. u  e.  ran  G A. x  e.  ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  ran  G ( y G x )  =  u ) ) ) )
4946, 48syl 16 . 2  |-  ( ph  ->  ( G  e.  GrpOp  <->  ( G : ( ran  G  X.  ran  G ) --> ran 
G  /\  A. x  e.  ran  G A. y  e.  ran  G A. z  e.  ran  G ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) )  /\  E. u  e.  ran  G A. x  e.  ran  G ( ( u G x )  =  x  /\  E. y  e.  ran  G ( y G x )  =  u ) ) ) )
5041, 49mpbird 232 1  |-  ( ph  ->  G  e.  GrpOp )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 965    = wceq 1370    e. wcel 1758   A.wral 2799   E.wrex 2800   _Vcvv 3078    X. cxp 4949   ran crn 4952   -->wf 5525   -onto->wfo 5527  (class class class)co 6203   GrpOpcgr 23845
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1710  ax-7 1730  ax-8 1760  ax-9 1762  ax-10 1777  ax-11 1782  ax-12 1794  ax-13 1955  ax-ext 2432  ax-rep 4514  ax-sep 4524  ax-nul 4532  ax-pow 4581  ax-pr 4642  ax-un 6485
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 967  df-tru 1373  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1703  df-eu 2266  df-mo 2267  df-clab 2440  df-cleq 2446  df-clel 2449  df-nfc 2604  df-ne 2650  df-ral 2804  df-rex 2805  df-reu 2806  df-rab 2808  df-v 3080  df-sbc 3295  df-csb 3399  df-dif 3442  df-un 3444  df-in 3446  df-ss 3453  df-nul 3749  df-if 3903  df-pw 3973  df-sn 3989  df-pr 3991  df-op 3995  df-uni 4203  df-iun 4284  df-br 4404  df-opab 4462  df-mpt 4463  df-id 4747  df-xp 4957  df-rel 4958  df-cnv 4959  df-co 4960  df-dm 4961  df-rn 4962  df-res 4963  df-ima 4964  df-iota 5492  df-fun 5531  df-fn 5532  df-f 5533  df-f1 5534  df-fo 5535  df-f1o 5536  df-fv 5537  df-ov 6206  df-grpo 23850
This theorem is referenced by:  isgrpod  23957  isabloda  23958  isdrngo2  28932
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