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Theorem sgrp2nmndlem5

Description: Lemma 5 for sgrp2nmnd : M is not a monoid. (Contributed by AV, 29-Jan-2020)

Ref Expression
Hypotheses mgm2nsgrp.s ⊢ S = A B
mgm2nsgrp.b ⊢ Base M = S
sgrp2nmnd.o ⊢ + M = x ∈ S , y ∈ S ⟼ if x = A A B
Assertion sgrp2nmndlem5 ⊢ S = 2 → M ∉ Mnd

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mgm2nsgrp.s ⊢ S = A B
2 mgm2nsgrp.b ⊢ Base M = S
3 sgrp2nmnd.o ⊢ + M = x ∈ S , y ∈ S ⟼ if x = A A B
4 1 hashprdifel ⊢ S = 2 → A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B
5 eqid ⊢ + M = + M
6 1 2 3 5 sgrp2nmndlem2 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → A + M B = A
7 6 3adant3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → A + M B = A
8 simp3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → A ≠ B
9 7 8 eqnetrd ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → A + M B ≠ B
10 9 olcd ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → A + M A ≠ A ∨ A + M B ≠ B
11 oveq2 ⊢ y = A → A + M y = A + M A
12 id ⊢ y = A → y = A
13 11 12 neeq12d ⊢ y = A → A + M y ≠ y ↔ A + M A ≠ A
14 oveq2 ⊢ y = B → A + M y = A + M B
15 id ⊢ y = B → y = B
16 14 15 neeq12d ⊢ y = B → A + M y ≠ y ↔ A + M B ≠ B
17 13 16 rexprg ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y ↔ A + M A ≠ A ∨ A + M B ≠ B
18 17 3adant3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y ↔ A + M A ≠ A ∨ A + M B ≠ B
19 10 18 mpbird ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y
20 1 2 3 5 sgrp2nmndlem3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → B + M A = B
21 necom ⊢ A ≠ B ↔ B ≠ A
22 df-ne ⊢ B ≠ A ↔ ¬ B = A
23 21 22 sylbb ⊢ A ≠ B → ¬ B = A
24 23 3ad2ant3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ¬ B = A
25 24 adantr ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B ∧ B + M A = B → ¬ B = A
26 eqeq1 ⊢ B + M A = B → B + M A = A ↔ B = A
27 26 adantl ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B ∧ B + M A = B → B + M A = A ↔ B = A
28 25 27 mtbird ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B ∧ B + M A = B → ¬ B + M A = A
29 20 28 mpdan ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ¬ B + M A = A
30 29 neqned ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → B + M A ≠ A
31 30 orcd ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → B + M A ≠ A ∨ B + M B ≠ B
32 oveq2 ⊢ y = A → B + M y = B + M A
33 32 12 neeq12d ⊢ y = A → B + M y ≠ y ↔ B + M A ≠ A
34 oveq2 ⊢ y = B → B + M y = B + M B
35 34 15 neeq12d ⊢ y = B → B + M y ≠ y ↔ B + M B ≠ B
36 33 35 rexprg ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y ↔ B + M A ≠ A ∨ B + M B ≠ B
37 36 3adant3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y ↔ B + M A ≠ A ∨ B + M B ≠ B
38 31 37 mpbird ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y
39 oveq1 ⊢ x = A → x + M y = A + M y
40 39 neeq1d ⊢ x = A → x + M y ≠ y ↔ A + M y ≠ y
41 40 rexbidv ⊢ x = A → ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y ↔ ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y
42 oveq1 ⊢ x = B → x + M y = B + M y
43 42 neeq1d ⊢ x = B → x + M y ≠ y ↔ B + M y ≠ y
44 43 rexbidv ⊢ x = B → ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y ↔ ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y
45 41 44 ralprg ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S → ∀ x ∈ A B ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y ↔ ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y ∧ ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y
46 45 3adant3 ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∀ x ∈ A B ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y ↔ ∃ y ∈ A B A + M y ≠ y ∧ ∃ y ∈ A B B + M y ≠ y
47 19 38 46 mpbir2and ⊢ A ∈ S ∧ B ∈ S ∧ A ≠ B → ∀ x ∈ A B ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y
48 2 1 eqtr2i ⊢ A B = Base M
49 48 5 isnmnd ⊢ ∀ x ∈ A B ∃ y ∈ A B x + M y ≠ y → M ∉ Mnd
50 4 47 49 3syl ⊢ S = 2 → M ∉ Mnd