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Theorem isngp3

Description: The property of being a normed group. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses isngp.n ⊢ N = norm ⁡ G
isngp.z ⊢ - ˙ = - G
isngp.d ⊢ D = dist ⁡ G
isngp2.x ⊢ X = Base G
Assertion isngp3 ⊢ G ∈ NrmGrp ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isngp.n ⊢ N = norm ⁡ G
2 isngp.z ⊢ - ˙ = - G
3 isngp.d ⊢ D = dist ⁡ G
4 isngp2.x ⊢ X = Base G
5 eqid ⊢ D ↾ X × X = D ↾ X × X
6 1 2 3 4 5 isngp2 ⊢ G ∈ NrmGrp ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ N ∘ - ˙ = D ↾ X × X
7 4 3 msmet2 ⊢ G ∈ MetSp → D ↾ X × X ∈ Met ⁡ X
8 1 4 3 5 nmf2 ⊢ G ∈ Grp ∧ D ↾ X × X ∈ Met ⁡ X → N : X ⟶ ℝ
9 7 8 sylan2 ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → N : X ⟶ ℝ
10 4 2 grpsubf ⊢ G ∈ Grp → - ˙ : X × X ⟶ X
11 10 adantr ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → - ˙ : X × X ⟶ X
12 fco ⊢ N : X ⟶ ℝ ∧ - ˙ : X × X ⟶ X → N ∘ - ˙ : X × X ⟶ ℝ
13 9 11 12 syl2anc ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → N ∘ - ˙ : X × X ⟶ ℝ
14 13 ffnd ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → N ∘ - ˙ Fn X × X
15 7 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → D ↾ X × X ∈ Met ⁡ X
16 metf ⊢ D ↾ X × X ∈ Met ⁡ X → D ↾ X × X : X × X ⟶ ℝ
17 ffn ⊢ D ↾ X × X : X × X ⟶ ℝ → D ↾ X × X Fn X × X
18 15 16 17 3syl ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → D ↾ X × X Fn X × X
19 eqfnov2 ⊢ N ∘ - ˙ Fn X × X ∧ D ↾ X × X Fn X × X → N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x N ∘ - ˙ y = x D ↾ X × X y
20 14 18 19 syl2anc ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x N ∘ - ˙ y = x D ↾ X × X y
21 opelxpi ⊢ x ∈ X ∧ y ∈ X → x y ∈ X × X
22 fvco3 ⊢ - ˙ : X × X ⟶ X ∧ x y ∈ X × X → N ∘ - ˙ ⁡ x y = N ⁡ - ˙ ⁡ x y
23 11 21 22 syl2an ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → N ∘ - ˙ ⁡ x y = N ⁡ - ˙ ⁡ x y
24 df-ov ⊢ x N ∘ - ˙ y = N ∘ - ˙ ⁡ x y
25 df-ov ⊢ x - ˙ y = - ˙ ⁡ x y
26 25 fveq2i ⊢ N ⁡ x - ˙ y = N ⁡ - ˙ ⁡ x y
27 23 24 26 3eqtr4g ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x N ∘ - ˙ y = N ⁡ x - ˙ y
28 ovres ⊢ x ∈ X ∧ y ∈ X → x D ↾ X × X y = x D y
29 28 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x D ↾ X × X y = x D y
30 27 29 eqeq12d ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x N ∘ - ˙ y = x D ↾ X × X y ↔ N ⁡ x - ˙ y = x D y
31 eqcom ⊢ N ⁡ x - ˙ y = x D y ↔ x D y = N ⁡ x - ˙ y
32 30 31 bitrdi ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → x N ∘ - ˙ y = x D ↾ X × X y ↔ x D y = N ⁡ x - ˙ y
33 32 2ralbidva ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x N ∘ - ˙ y = x D ↾ X × X y ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y
34 20 33 bitrd ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp → N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y
35 34 pm5.32i ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y
36 df-3an ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ N ∘ - ˙ = D ↾ X × X
37 df-3an ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y
38 35 36 37 3bitr4i ⊢ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ N ∘ - ˙ = D ↾ X × X ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y
39 6 38 bitri ⊢ G ∈ NrmGrp ↔ G ∈ Grp ∧ G ∈ MetSp ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x D y = N ⁡ x - ˙ y