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Theorem grpinveu

Description: The left inverse element of a group is unique. Lemma 2.2.1(b) of Herstein p. 55. (Contributed by NM, 24-Aug-2011)

Ref Expression
Hypotheses grpinveu.b ⊢ B = Base G
grpinveu.p ⊢ + ˙ = + G
grpinveu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
Assertion grpinveu ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → ∃! y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 grpinveu.b ⊢ B = Base G
2 grpinveu.p ⊢ + ˙ = + G
3 grpinveu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
4 1 2 3 grpinvex ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙
5 eqtr3 ⊢ y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y + ˙ X = z + ˙ X
6 1 2 grprcan ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ X ∈ B → y + ˙ X = z + ˙ X ↔ y = z
7 5 6 imbitrid ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ X ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
8 7 3exp2 ⊢ G ∈ Grp → y ∈ B → z ∈ B → X ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
9 8 com24 ⊢ G ∈ Grp → X ∈ B → z ∈ B → y ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
10 9 imp41 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ z ∈ B ∧ y ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
11 10 an32s ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
12 11 expd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ → z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
13 12 ralrimdva ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ → ∀ z ∈ B z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
14 13 ancld ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ B → y + ˙ X = 0 ˙ → y + ˙ X = 0 ˙ ∧ ∀ z ∈ B z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
15 14 reximdva ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙ → ∃ y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙ ∧ ∀ z ∈ B z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
16 4 15 mpd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙ ∧ ∀ z ∈ B z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
17 oveq1 ⊢ y = z → y + ˙ X = z + ˙ X
18 17 eqeq1d ⊢ y = z → y + ˙ X = 0 ˙ ↔ z + ˙ X = 0 ˙
19 18 reu8 ⊢ ∃! y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙ ↔ ∃ y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙ ∧ ∀ z ∈ B z + ˙ X = 0 ˙ → y = z
20 16 19 sylibr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → ∃! y ∈ B y + ˙ X = 0 ˙