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Theorem isngp4

Description: Express the property of being a normed group purely in terms of right-translation invariance of the metric instead of using the definition of norm (which itself uses the metric). (Contributed by Mario Carneiro, 29-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses ngprcan.x X = Base G
ngprcan.p + ˙ = + G
ngprcan.d D = dist G
Assertion isngp4 G NrmGrp G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ngprcan.x X = Base G
2 ngprcan.p + ˙ = + G
3 ngprcan.d D = dist G
4 ngpgrp G NrmGrp G Grp
5 ngpms G NrmGrp G MetSp
6 1 2 3 ngprcan G NrmGrp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y
7 6 ralrimivvva G NrmGrp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y
8 4 5 7 3jca G NrmGrp G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y
9 simp1 G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y G Grp
10 simp2 G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y G MetSp
11 eqid inv g G = inv g G
12 1 11 grpinvcl G Grp y X inv g G y X
13 12 ad2ant2rl G Grp G MetSp x X y X inv g G y X
14 eqcom x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x D y = x + ˙ z D y + ˙ z
15 oveq2 z = inv g G y x + ˙ z = x + ˙ inv g G y
16 oveq2 z = inv g G y y + ˙ z = y + ˙ inv g G y
17 15 16 oveq12d z = inv g G y x + ˙ z D y + ˙ z = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y
18 17 eqeq2d z = inv g G y x D y = x + ˙ z D y + ˙ z x D y = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y
19 14 18 syl5bb z = inv g G y x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x D y = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y
20 19 rspcv inv g G y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x D y = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y
21 13 20 syl G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x D y = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y
22 eqid - G = - G
23 1 2 11 22 grpsubval x X y X x - G y = x + ˙ inv g G y
24 23 adantl G Grp G MetSp x X y X x - G y = x + ˙ inv g G y
25 24 eqcomd G Grp G MetSp x X y X x + ˙ inv g G y = x - G y
26 eqid 0 G = 0 G
27 1 2 26 11 grprinv G Grp y X y + ˙ inv g G y = 0 G
28 27 ad2ant2rl G Grp G MetSp x X y X y + ˙ inv g G y = 0 G
29 25 28 oveq12d G Grp G MetSp x X y X x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y = x - G y D 0 G
30 1 22 grpsubcl G Grp x X y X x - G y X
31 30 3expb G Grp x X y X x - G y X
32 31 adantlr G Grp G MetSp x X y X x - G y X
33 eqid norm G = norm G
34 33 1 26 3 nmval x - G y X norm G x - G y = x - G y D 0 G
35 32 34 syl G Grp G MetSp x X y X norm G x - G y = x - G y D 0 G
36 29 35 eqtr4d G Grp G MetSp x X y X x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y = norm G x - G y
37 36 eqeq2d G Grp G MetSp x X y X x D y = x + ˙ inv g G y D y + ˙ inv g G y x D y = norm G x - G y
38 21 37 sylibd G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x D y = norm G x - G y
39 38 ralimdvva G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x X y X x D y = norm G x - G y
40 39 3impia G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y x X y X x D y = norm G x - G y
41 33 22 3 1 isngp3 G NrmGrp G Grp G MetSp x X y X x D y = norm G x - G y
42 9 10 40 41 syl3anbrc G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y G NrmGrp
43 8 42 impbii G NrmGrp G Grp G MetSp x X y X z X x + ˙ z D y + ˙ z = x D y