Metamath Proof Explorer


Theorem mndractf1o

Description: An element X of a monoid E is invertible iff its right-translation G is bijective. See also mndlactf1o . Remark in chapter I. of BourbakiAlg1 p. 17 . (Contributed by Thierry Arnoux, 3-Aug-2025)

Ref Expression
Hypotheses mndractf1o.b B = Base E
mndractf1o.z 0 ˙ = 0 E
mndractf1o.p + ˙ = + E
mndractf1o.f G = a B a + ˙ X
mndractf1o.e φ E Mnd
mndractf1o.x φ X B
Assertion mndractf1o φ G : B 1-1 onto B y B X + ˙ y = 0 ˙ y + ˙ X = 0 ˙

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mndractf1o.b B = Base E
2 mndractf1o.z 0 ˙ = 0 E
3 mndractf1o.p + ˙ = + E
4 mndractf1o.f G = a B a + ˙ X
5 mndractf1o.e φ E Mnd
6 mndractf1o.x φ X B
7 oveq2 v = G -1 0 ˙ X + ˙ v = X + ˙ G -1 0 ˙
8 7 eqeq1d v = G -1 0 ˙ X + ˙ v = 0 ˙ X + ˙ G -1 0 ˙ = 0 ˙
9 f1ocnv G : B 1-1 onto B G -1 : B 1-1 onto B
10 f1of G -1 : B 1-1 onto B G -1 : B B
11 9 10 syl G : B 1-1 onto B G -1 : B B
12 11 adantl φ G : B 1-1 onto B G -1 : B B
13 1 2 mndidcl E Mnd 0 ˙ B
14 5 13 syl φ 0 ˙ B
15 14 adantr φ G : B 1-1 onto B 0 ˙ B
16 12 15 ffvelcdmd φ G : B 1-1 onto B G -1 0 ˙ B
17 f1of1 G : B 1-1 onto B G : B 1-1 B
18 17 adantl φ G : B 1-1 onto B G : B 1-1 B
19 5 adantr φ G : B 1-1 onto B E Mnd
20 6 adantr φ G : B 1-1 onto B X B
21 1 3 19 20 16 mndcld φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ B
22 21 15 jca φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ B 0 ˙ B
23 1 3 2 mndlid E Mnd X B 0 ˙ + ˙ X = X
24 19 20 23 syl2anc φ G : B 1-1 onto B 0 ˙ + ˙ X = X
25 oveq1 a = 0 ˙ a + ˙ X = 0 ˙ + ˙ X
26 ovexd φ G : B 1-1 onto B 0 ˙ + ˙ X V
27 4 25 15 26 fvmptd3 φ G : B 1-1 onto B G 0 ˙ = 0 ˙ + ˙ X
28 oveq1 a = X + ˙ G -1 0 ˙ a + ˙ X = X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X
29 ovexd φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X V
30 4 28 21 29 fvmptd3 φ G : B 1-1 onto B G X + ˙ G -1 0 ˙ = X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X
31 1 3 19 20 16 20 mndassd φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X = X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X
32 oveq1 a = G -1 0 ˙ a + ˙ X = G -1 0 ˙ + ˙ X
33 ovexd φ G : B 1-1 onto B G -1 0 ˙ + ˙ X V
34 4 32 16 33 fvmptd3 φ G : B 1-1 onto B G G -1 0 ˙ = G -1 0 ˙ + ˙ X
35 simpr φ G : B 1-1 onto B G : B 1-1 onto B
36 f1ocnvfv2 G : B 1-1 onto B 0 ˙ B G G -1 0 ˙ = 0 ˙
37 35 15 36 syl2anc φ G : B 1-1 onto B G G -1 0 ˙ = 0 ˙
38 34 37 eqtr3d φ G : B 1-1 onto B G -1 0 ˙ + ˙ X = 0 ˙
39 38 oveq2d φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X = X + ˙ 0 ˙
40 1 3 2 mndrid E Mnd X B X + ˙ 0 ˙ = X
41 19 20 40 syl2anc φ G : B 1-1 onto B X + ˙ 0 ˙ = X
42 31 39 41 3eqtrd φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ + ˙ X = X
43 30 42 eqtrd φ G : B 1-1 onto B G X + ˙ G -1 0 ˙ = X
44 24 27 43 3eqtr4rd φ G : B 1-1 onto B G X + ˙ G -1 0 ˙ = G 0 ˙
45 f1fveq G : B 1-1 B X + ˙ G -1 0 ˙ B 0 ˙ B G X + ˙ G -1 0 ˙ = G 0 ˙ X + ˙ G -1 0 ˙ = 0 ˙
46 45 biimpa G : B 1-1 B X + ˙ G -1 0 ˙ B 0 ˙ B G X + ˙ G -1 0 ˙ = G 0 ˙ X + ˙ G -1 0 ˙ = 0 ˙
47 18 22 44 46 syl21anc φ G : B 1-1 onto B X + ˙ G -1 0 ˙ = 0 ˙
48 8 16 47 rspcedvdw φ G : B 1-1 onto B v B X + ˙ v = 0 ˙
49 f1ofo G : B 1-1 onto B G : B onto B
50 1 2 3 4 5 6 mndractfo φ G : B onto B w B w + ˙ X = 0 ˙
51 50 biimpa φ G : B onto B w B w + ˙ X = 0 ˙
52 49 51 sylan2 φ G : B 1-1 onto B w B w + ˙ X = 0 ˙
53 48 52 jca φ G : B 1-1 onto B v B X + ˙ v = 0 ˙ w B w + ˙ X = 0 ˙
54 5 ad2antrr φ v B X + ˙ v = 0 ˙ E Mnd
55 6 ad2antrr φ v B X + ˙ v = 0 ˙ X B
56 simplr φ v B X + ˙ v = 0 ˙ v B
57 simpr φ v B X + ˙ v = 0 ˙ X + ˙ v = 0 ˙
58 1 2 3 4 54 55 56 57 mndractf1 φ v B X + ˙ v = 0 ˙ G : B 1-1 B
59 58 r19.29an φ v B X + ˙ v = 0 ˙ G : B 1-1 B
60 50 biimpar φ w B w + ˙ X = 0 ˙ G : B onto B
61 59 60 anim12dan φ v B X + ˙ v = 0 ˙ w B w + ˙ X = 0 ˙ G : B 1-1 B G : B onto B
62 df-f1o G : B 1-1 onto B G : B 1-1 B G : B onto B
63 61 62 sylibr φ v B X + ˙ v = 0 ˙ w B w + ˙ X = 0 ˙ G : B 1-1 onto B
64 53 63 impbida φ G : B 1-1 onto B v B X + ˙ v = 0 ˙ w B w + ˙ X = 0 ˙
65 1 2 3 5 6 mndlrinvb φ v B X + ˙ v = 0 ˙ w B w + ˙ X = 0 ˙ y B X + ˙ y = 0 ˙ y + ˙ X = 0 ˙
66 64 65 bitrd φ G : B 1-1 onto B y B X + ˙ y = 0 ˙ y + ˙ X = 0 ˙