Metamath Proof Explorer


Theorem submarchi

Description: A submonoid is archimedean. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Sep-2018)

Ref Expression
Assertion submarchi W Toset W Archi A SubMnd W W 𝑠 A Archi

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 submrcl A SubMnd W W Mnd
2 eqid Base W = Base W
3 eqid 0 W = 0 W
4 eqid W = W
5 eqid W = W
6 eqid < W = < W
7 2 3 4 5 6 isarchi2 W Toset W Mnd W Archi x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x
8 1 7 sylan2 W Toset A SubMnd W W Archi x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x
9 8 biimpa W Toset A SubMnd W W Archi x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x
10 9 an32s W Toset W Archi A SubMnd W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x
11 eqid W 𝑠 A = W 𝑠 A
12 11 submbas A SubMnd W A = Base W 𝑠 A
13 2 submss A SubMnd W A Base W
14 12 13 eqsstrrd A SubMnd W Base W 𝑠 A Base W
15 ssralv Base W 𝑠 A Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
16 15 ralimdv Base W 𝑠 A Base W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x x Base W y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
17 ssralv Base W 𝑠 A Base W x Base W y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
18 16 17 syld Base W 𝑠 A Base W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
19 14 18 syl A SubMnd W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
20 19 adantl W Toset W Archi A SubMnd W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x
21 11 3 subm0 A SubMnd W 0 W = 0 W 𝑠 A
22 21 ad2antrr A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W = 0 W 𝑠 A
23 11 5 ressle A SubMnd W W = W 𝑠 A
24 23 difeq1d A SubMnd W W I = W 𝑠 A I
25 5 6 pltfval W Mnd < W = W I
26 1 25 syl A SubMnd W < W = W I
27 11 submmnd A SubMnd W W 𝑠 A Mnd
28 eqid W 𝑠 A = W 𝑠 A
29 eqid < W 𝑠 A = < W 𝑠 A
30 28 29 pltfval W 𝑠 A Mnd < W 𝑠 A = W 𝑠 A I
31 27 30 syl A SubMnd W < W 𝑠 A = W 𝑠 A I
32 24 26 31 3eqtr4d A SubMnd W < W = < W 𝑠 A
33 32 ad2antrr A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A < W = < W 𝑠 A
34 eqidd A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A x = x
35 22 33 34 breq123d A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x
36 eqidd A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n y = y
37 23 ad3antrrr A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n W = W 𝑠 A
38 simplll A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n A SubMnd W
39 simpr A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n n
40 39 nnnn0d A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n n 0
41 simpllr A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n x Base W 𝑠 A
42 38 12 syl A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n A = Base W 𝑠 A
43 41 42 eleqtrrd A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n x A
44 eqid W 𝑠 A = W 𝑠 A
45 4 11 44 submmulg A SubMnd W n 0 x A n W x = n W 𝑠 A x
46 38 40 43 45 syl3anc A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n n W x = n W 𝑠 A x
47 36 37 46 breq123d A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n y W n W x y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
48 47 rexbidva A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A n y W n W x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
49 35 48 imbi12d A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
50 49 ralbidva A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
51 50 ralbidva A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
52 51 adantl W Toset W Archi A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
53 20 52 sylibd W Toset W Archi A SubMnd W x Base W y Base W 0 W < W x n y W n W x x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
54 10 53 mpd W Toset W Archi A SubMnd W x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
55 resstos W Toset A SubMnd W W 𝑠 A Toset
56 27 adantl W Toset A SubMnd W W 𝑠 A Mnd
57 eqid Base W 𝑠 A = Base W 𝑠 A
58 eqid 0 W 𝑠 A = 0 W 𝑠 A
59 57 58 44 28 29 isarchi2 W 𝑠 A Toset W 𝑠 A Mnd W 𝑠 A Archi x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
60 55 56 59 syl2anc W Toset A SubMnd W W 𝑠 A Archi x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
61 60 adantlr W Toset W Archi A SubMnd W W 𝑠 A Archi x Base W 𝑠 A y Base W 𝑠 A 0 W 𝑠 A < W 𝑠 A x n y W 𝑠 A n W 𝑠 A x
62 54 61 mpbird W Toset W Archi A SubMnd W W 𝑠 A Archi