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Theorem issubm

Description: Expand definition of a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses issubm.b ⊢ B = Base M
issubm.z ⊢ 0 ˙ = 0 M
issubm.p ⊢ + ˙ = + M
Assertion issubm ⊢ M ∈ Mnd → S ∈ SubMnd ⁡ M ↔ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 issubm.b ⊢ B = Base M
2 issubm.z ⊢ 0 ˙ = 0 M
3 issubm.p ⊢ + ˙ = + M
4 fveq2 ⊢ m = M → Base m = Base M
5 4 pweqd ⊢ m = M → 𝒫 Base m = 𝒫 Base M
6 fveq2 ⊢ m = M → 0 m = 0 M
7 6 eleq1d ⊢ m = M → 0 m ∈ t ↔ 0 M ∈ t
8 fveq2 ⊢ m = M → + m = + M
9 8 oveqd ⊢ m = M → x + m y = x + M y
10 9 eleq1d ⊢ m = M → x + m y ∈ t ↔ x + M y ∈ t
11 10 2ralbidv ⊢ m = M → ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + m y ∈ t ↔ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t
12 7 11 anbi12d ⊢ m = M → 0 m ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + m y ∈ t ↔ 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t
13 5 12 rabeqbidv ⊢ m = M → t ∈ 𝒫 Base m | 0 m ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + m y ∈ t = t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t
14 df-submnd ⊢ SubMnd = m ∈ Mnd ⟼ t ∈ 𝒫 Base m | 0 m ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + m y ∈ t
15 fvex ⊢ Base M ∈ V
16 15 pwex ⊢ 𝒫 Base M ∈ V
17 16 rabex ⊢ t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ∈ V
18 13 14 17 fvmpt ⊢ M ∈ Mnd → SubMnd ⁡ M = t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t
19 18 eleq2d ⊢ M ∈ Mnd → S ∈ SubMnd ⁡ M ↔ S ∈ t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t
20 eleq2 ⊢ t = S → 0 M ∈ t ↔ 0 M ∈ S
21 eleq2 ⊢ t = S → x + M y ∈ t ↔ x + M y ∈ S
22 21 raleqbi1dv ⊢ t = S → ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ↔ ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
23 22 raleqbi1dv ⊢ t = S → ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ↔ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
24 20 23 anbi12d ⊢ t = S → 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ↔ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
25 24 elrab ⊢ S ∈ t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ↔ S ∈ 𝒫 Base M ∧ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
26 1 sseq2i ⊢ S ⊆ B ↔ S ⊆ Base M
27 2 eleq1i ⊢ 0 ˙ ∈ S ↔ 0 M ∈ S
28 3 oveqi ⊢ x + ˙ y = x + M y
29 28 eleq1i ⊢ x + ˙ y ∈ S ↔ x + M y ∈ S
30 29 2ralbii ⊢ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S ↔ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
31 27 30 anbi12i ⊢ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S ↔ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
32 26 31 anbi12i ⊢ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S ↔ S ⊆ Base M ∧ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
33 3anass ⊢ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S ↔ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S
34 15 elpw2 ⊢ S ∈ 𝒫 Base M ↔ S ⊆ Base M
35 34 anbi1i ⊢ S ∈ 𝒫 Base M ∧ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S ↔ S ⊆ Base M ∧ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S
36 32 33 35 3bitr4ri ⊢ S ∈ 𝒫 Base M ∧ 0 M ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + M y ∈ S ↔ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S
37 25 36 bitri ⊢ S ∈ t ∈ 𝒫 Base M | 0 M ∈ t ∧ ∀ x ∈ t ∀ y ∈ t x + M y ∈ t ↔ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S
38 19 37 bitrdi ⊢ M ∈ Mnd → S ∈ SubMnd ⁡ M ↔ S ⊆ B ∧ 0 ˙ ∈ S ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x + ˙ y ∈ S