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Theorem mgmpropd

Description: If two structures have the same (nonempty) base set, and the values of their group (addition) operations are equal for all pairs of elements of the base set, one is a magma iff the other one is. (Contributed by AV, 25-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses mgmpropd.k ⊢ φ → B = Base K
mgmpropd.l ⊢ φ → B = Base L
mgmpropd.b ⊢ φ → B ≠ ∅
mgmpropd.p ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x + K y = x + L y
Assertion mgmpropd ⊢ φ → K ∈ Mgm ↔ L ∈ Mgm

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mgmpropd.k ⊢ φ → B = Base K
2 mgmpropd.l ⊢ φ → B = Base L
3 mgmpropd.b ⊢ φ → B ≠ ∅
4 mgmpropd.p ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x + K y = x + L y
5 simpl ⊢ φ ∧ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → φ
6 1 eqcomd ⊢ φ → Base K = B
7 6 eleq2d ⊢ φ → x ∈ Base K ↔ x ∈ B
8 7 biimpcd ⊢ x ∈ Base K → φ → x ∈ B
9 8 adantr ⊢ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → φ → x ∈ B
10 9 impcom ⊢ φ ∧ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → x ∈ B
11 6 eleq2d ⊢ φ → y ∈ Base K ↔ y ∈ B
12 11 biimpd ⊢ φ → y ∈ Base K → y ∈ B
13 12 adantld ⊢ φ → x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → y ∈ B
14 13 imp ⊢ φ ∧ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → y ∈ B
15 5 10 14 4 syl12anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → x + K y = x + L y
16 15 eleq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Base K ∧ y ∈ Base K → x + K y ∈ Base K ↔ x + L y ∈ Base K
17 16 2ralbidva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + L y ∈ Base K
18 1 2 eqtr3d ⊢ φ → Base K = Base L
19 18 eleq2d ⊢ φ → x + L y ∈ Base K ↔ x + L y ∈ Base L
20 18 19 raleqbidv ⊢ φ → ∀ y ∈ Base K x + L y ∈ Base K ↔ ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
21 18 20 raleqbidv ⊢ φ → ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + L y ∈ Base K ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
22 17 21 bitrd ⊢ φ → ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
23 n0 ⊢ B ≠ ∅ ↔ ∃ a a ∈ B
24 1 eleq2d ⊢ φ → a ∈ B ↔ a ∈ Base K
25 eqid ⊢ Base K = Base K
26 eqid ⊢ + K = + K
27 25 26 ismgmn0 ⊢ a ∈ Base K → K ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K
28 24 27 biimtrdi ⊢ φ → a ∈ B → K ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K
29 28 exlimdv ⊢ φ → ∃ a a ∈ B → K ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K
30 23 29 biimtrid ⊢ φ → B ≠ ∅ → K ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K
31 3 30 mpd ⊢ φ → K ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base K ∀ y ∈ Base K x + K y ∈ Base K
32 2 eleq2d ⊢ φ → a ∈ B ↔ a ∈ Base L
33 eqid ⊢ Base L = Base L
34 eqid ⊢ + L = + L
35 33 34 ismgmn0 ⊢ a ∈ Base L → L ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
36 32 35 biimtrdi ⊢ φ → a ∈ B → L ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
37 36 exlimdv ⊢ φ → ∃ a a ∈ B → L ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
38 23 37 biimtrid ⊢ φ → B ≠ ∅ → L ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
39 3 38 mpd ⊢ φ → L ∈ Mgm ↔ ∀ x ∈ Base L ∀ y ∈ Base L x + L y ∈ Base L
40 22 31 39 3bitr4d ⊢ φ → K ∈ Mgm ↔ L ∈ Mgm