Metamath Proof Explorer


Theorem mulgnn0subcl

Description: Closure of the group multiple (exponentiation) operation in a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses mulgnnsubcl.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
mulgnnsubcl.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
mulgnnsubcl.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐บ )
mulgnnsubcl.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘‰ )
mulgnnsubcl.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โІ ๐ต )
mulgnnsubcl.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ฅ + ๐‘ฆ ) โˆˆ ๐‘† )
mulgnn0subcl.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐บ )
mulgnn0subcl.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ ๐‘† )
Assertion mulgnn0subcl ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgnnsubcl.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 mulgnnsubcl.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
3 mulgnnsubcl.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐บ )
4 mulgnnsubcl.g โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘‰ )
5 mulgnnsubcl.s โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘† โІ ๐ต )
6 mulgnnsubcl.c โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ๐‘† โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ฅ + ๐‘ฆ ) โˆˆ ๐‘† )
7 mulgnn0subcl.z โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐บ )
8 mulgnn0subcl.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ 0 โˆˆ ๐‘† )
9 1 2 3 4 5 6 mulgnnsubcl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )
10 9 3expa โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )
11 10 an32s โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )
12 11 3adantl2 โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )
13 oveq1 โŠข ( ๐‘ = 0 โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( 0 ยท ๐‘‹ ) )
14 5 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘† โІ ๐ต )
15 simp3 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† )
16 14 15 sseldd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
17 1 7 2 mulg0 โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = 0 )
18 16 17 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = 0 )
19 13 18 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = 0 )
20 8 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ 0 โˆˆ ๐‘† )
21 20 adantr โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ 0 โˆˆ ๐‘† )
22 19 21 eqeltrd โŠข ( ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )
23 simp2 โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
24 elnn0 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†” ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
25 23 24 sylib โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
26 12 22 25 mpjaodan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐‘† )