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Theorem mndlactfo

Description: An element X of a monoid E is left-invertible iff its left-translation F is surjective. See also grplactf1o . (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025)

Ref Expression
Hypotheses mndlactfo.b B = Base E
mndlactfo.z 0 ˙ = 0 E
mndlactfo.p + ˙ = + E
mndlactfo.f F = a B X + ˙ a
mndlactfo.e φ E Mnd
mndlactfo.x φ X B
Assertion mndlactfo φ F : B onto B y B X + ˙ y = 0 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mndlactfo.b B = Base E
2 mndlactfo.z 0 ˙ = 0 E
3 mndlactfo.p + ˙ = + E
4 mndlactfo.f F = a B X + ˙ a
5 mndlactfo.e φ E Mnd
6 mndlactfo.x φ X B
7 simpr φ F : B onto B F : B onto B
8 1 2 mndidcl E Mnd 0 ˙ B
9 5 8 syl φ 0 ˙ B
10 9 adantr φ F : B onto B 0 ˙ B
11 foelcdmi F : B onto B 0 ˙ B y B F y = 0 ˙
12 7 10 11 syl2anc φ F : B onto B y B F y = 0 ˙
13 oveq2 a = y X + ˙ a = X + ˙ y
14 simpr φ F : B onto B y B y B
15 ovexd φ F : B onto B y B X + ˙ y V
16 4 13 14 15 fvmptd3 φ F : B onto B y B F y = X + ˙ y
17 16 eqeq1d φ F : B onto B y B F y = 0 ˙ X + ˙ y = 0 ˙
18 17 biimpd φ F : B onto B y B F y = 0 ˙ X + ˙ y = 0 ˙
19 18 reximdva φ F : B onto B y B F y = 0 ˙ y B X + ˙ y = 0 ˙
20 12 19 mpd φ F : B onto B y B X + ˙ y = 0 ˙
21 5 adantr φ a B E Mnd
22 6 adantr φ a B X B
23 simpr φ a B a B
24 1 3 21 22 23 mndcld φ a B X + ˙ a B
25 24 4 fmptd φ F : B B
26 25 ad2antrr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ F : B B
27 fveq2 x = y + ˙ z F x = F y + ˙ z
28 27 eqeq2d x = y + ˙ z z = F x z = F y + ˙ z
29 5 ad3antrrr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B E Mnd
30 simpllr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B y B
31 simpr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B z B
32 1 3 29 30 31 mndcld φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B y + ˙ z B
33 6 ad3antrrr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B X B
34 1 3 29 33 30 31 mndassd φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B X + ˙ y + ˙ z = X + ˙ y + ˙ z
35 simplr φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B X + ˙ y = 0 ˙
36 35 oveq1d φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B X + ˙ y + ˙ z = 0 ˙ + ˙ z
37 1 3 2 mndlid E Mnd z B 0 ˙ + ˙ z = z
38 29 31 37 syl2anc φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B 0 ˙ + ˙ z = z
39 36 38 eqtr2d φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B z = X + ˙ y + ˙ z
40 oveq2 a = y + ˙ z X + ˙ a = X + ˙ y + ˙ z
41 ovexd φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B X + ˙ y + ˙ z V
42 4 40 32 41 fvmptd3 φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B F y + ˙ z = X + ˙ y + ˙ z
43 34 39 42 3eqtr4d φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B z = F y + ˙ z
44 28 32 43 rspcedvdw φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B x B z = F x
45 44 ralrimiva φ y B X + ˙ y = 0 ˙ z B x B z = F x
46 dffo3 F : B onto B F : B B z B x B z = F x
47 26 45 46 sylanbrc φ y B X + ˙ y = 0 ˙ F : B onto B
48 47 r19.29an φ y B X + ˙ y = 0 ˙ F : B onto B
49 20 48 impbida φ F : B onto B y B X + ˙ y = 0 ˙