Metamath Proof Explorer


Theorem qusmnd

Description: Prove that a quotient structure is a monoid. (Contributed by Thierry Arnoux, 31-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses qusmnd.u ⊢ φ → U = R / 𝑠 ∼ ˙
qusmnd.v ⊢ φ → V = Base R
qusmnd.p ⊢ + ˙ = + R
qusmnd.r ⊢ φ → ∼ ˙ Er V
qusmnd.x ⊢ φ → R ∈ X
qusmnd.e ⊢ φ → a ∼ ˙ p ∧ b ∼ ˙ q → a + ˙ b ∼ ˙ p + ˙ q
qusmnd.1 ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → x + ˙ y ∈ V
qusmnd.2 ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙ x + ˙ y + ˙ z
qusmnd.3 ⊢ φ → 0 ˙ ∈ V
qusmnd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ V → 0 ˙ + ˙ x ∼ ˙ x
qusmnd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ V → x + ˙ 0 ˙ ∼ ˙ x
Assertion qusmnd ⊢ φ → U ∈ Mnd ∧ 0 ˙ ∼ ˙ = 0 U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qusmnd.u ⊢ φ → U = R / 𝑠 ∼ ˙
2 qusmnd.v ⊢ φ → V = Base R
3 qusmnd.p ⊢ + ˙ = + R
4 qusmnd.r ⊢ φ → ∼ ˙ Er V
5 qusmnd.x ⊢ φ → R ∈ X
6 qusmnd.e ⊢ φ → a ∼ ˙ p ∧ b ∼ ˙ q → a + ˙ b ∼ ˙ p + ˙ q
7 qusmnd.1 ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → x + ˙ y ∈ V
8 qusmnd.2 ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙ x + ˙ y + ˙ z
9 qusmnd.3 ⊢ φ → 0 ˙ ∈ V
10 qusmnd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ V → 0 ˙ + ˙ x ∼ ˙ x
11 qusmnd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ V → x + ˙ 0 ˙ ∼ ˙ x
12 eqid ⊢ u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙
13 fvex ⊢ Base R ∈ V
14 2 13 eqeltrdi ⊢ φ → V ∈ V
15 erex ⊢ ∼ ˙ Er V → V ∈ V → ∼ ˙ ∈ V
16 4 14 15 sylc ⊢ φ → ∼ ˙ ∈ V
17 1 2 12 16 5 qusval ⊢ φ → U = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ “ 𝑠 R
18 1 2 12 16 5 quslem ⊢ φ → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ : V ⟶ onto V / ∼ ˙
19 7 3expb ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V → x + ˙ y ∈ V
20 4 14 12 19 6 ercpbl ⊢ φ ∧ a ∈ V ∧ b ∈ V ∧ p ∈ V ∧ q ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ a = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ p ∧ u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ b = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ q → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ a + ˙ b = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ p + ˙ q
21 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → ∼ ˙ Er V
22 21 8 erthi ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙ = x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙
23 14 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → V ∈ V
24 21 23 12 divsfval ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ y + ˙ z = x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙
25 21 23 12 divsfval ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ y + ˙ z = x + ˙ y + ˙ z ∼ ˙
26 22 24 25 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ V ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ y + ˙ z = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ y + ˙ z
27 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V → ∼ ˙ Er V
28 27 10 erthi ⊢ φ ∧ x ∈ V → 0 ˙ + ˙ x ∼ ˙ = x ∼ ˙
29 14 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ V → V ∈ V
30 27 29 12 divsfval ⊢ φ ∧ x ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ + ˙ x = 0 ˙ + ˙ x ∼ ˙
31 27 29 12 divsfval ⊢ φ ∧ x ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x = x ∼ ˙
32 28 30 31 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ + ˙ x = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x
33 27 11 erthi ⊢ φ ∧ x ∈ V → x + ˙ 0 ˙ ∼ ˙ = x ∼ ˙
34 27 29 12 divsfval ⊢ φ ∧ x ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ 0 ˙ = x + ˙ 0 ˙ ∼ ˙
35 33 34 31 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ V → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x + ˙ 0 ˙ = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ x
36 17 2 3 18 20 5 7 26 9 32 35 imasmnd2 ⊢ φ → U ∈ Mnd ∧ u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ = 0 U
37 4 14 12 divsfval ⊢ φ → u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ = 0 ˙ ∼ ˙
38 37 eqcomd ⊢ φ → 0 ˙ ∼ ˙ = u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙
39 38 eqeq1d ⊢ φ → 0 ˙ ∼ ˙ = 0 U ↔ u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ = 0 U
40 39 anbi2d ⊢ φ → U ∈ Mnd ∧ 0 ˙ ∼ ˙ = 0 U ↔ U ∈ Mnd ∧ u ∈ V ⟼ u ∼ ˙ ⁡ 0 ˙ = 0 U
41 36 40 mpbird ⊢ φ → U ∈ Mnd ∧ 0 ˙ ∼ ˙ = 0 U