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Theorem cntzsgrpcl

Description: Centralizers are closed under the semigroup operation. (Contributed by AV, 17-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses cntzsgrpcl.b ⊢ B = Base M
cntzsgrpcl.z ⊢ Z = Cntz ⁡ M
cntzsgrpcl.c ⊢ C = Z ⁡ S
Assertion cntzsgrpcl ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B → ∀ y ∈ C ∀ z ∈ C y + M z ∈ C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cntzsgrpcl.b ⊢ B = Base M
2 cntzsgrpcl.z ⊢ Z = Cntz ⁡ M
3 cntzsgrpcl.c ⊢ C = Z ⁡ S
4 simpll ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → M ∈ Smgrp
5 1 2 cntzssv ⊢ Z ⁡ S ⊆ B
6 3 5 eqsstri ⊢ C ⊆ B
7 simprl ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → y ∈ C
8 6 7 sselid ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → y ∈ B
9 simprr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → z ∈ C
10 6 9 sselid ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → z ∈ B
11 eqid ⊢ + M = + M
12 1 11 sgrpcl ⊢ M ∈ Smgrp ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + M z ∈ B
13 4 8 10 12 syl3anc ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → y + M z ∈ B
14 4 adantr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → M ∈ Smgrp
15 8 adantr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y ∈ B
16 10 adantr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → z ∈ B
17 simpr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B → S ⊆ B
18 17 sselda ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ x ∈ S → x ∈ B
19 18 adantlr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → x ∈ B
20 1 11 sgrpass ⊢ M ∈ Smgrp ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ∧ x ∈ B → y + M z + M x = y + M z + M x
21 14 15 16 19 20 syl13anc ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M z + M x = y + M z + M x
22 3 eleq2i ⊢ z ∈ C ↔ z ∈ Z ⁡ S
23 11 2 cntzi ⊢ z ∈ Z ⁡ S ∧ x ∈ S → z + M x = x + M z
24 22 23 sylanb ⊢ z ∈ C ∧ x ∈ S → z + M x = x + M z
25 9 24 sylan ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → z + M x = x + M z
26 25 oveq2d ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M z + M x = y + M x + M z
27 1 11 sgrpass ⊢ M ∈ Smgrp ∧ y ∈ B ∧ x ∈ B ∧ z ∈ B → y + M x + M z = y + M x + M z
28 14 15 19 16 27 syl13anc ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M x + M z = y + M x + M z
29 3 eleq2i ⊢ y ∈ C ↔ y ∈ Z ⁡ S
30 11 2 cntzi ⊢ y ∈ Z ⁡ S ∧ x ∈ S → y + M x = x + M y
31 29 30 sylanb ⊢ y ∈ C ∧ x ∈ S → y + M x = x + M y
32 7 31 sylan ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M x = x + M y
33 32 oveq1d ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M x + M z = x + M y + M z
34 26 28 33 3eqtr2d ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M z + M x = x + M y + M z
35 1 11 sgrpass ⊢ M ∈ Smgrp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x + M y + M z = x + M y + M z
36 14 19 15 16 35 syl13anc ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → x + M y + M z = x + M y + M z
37 21 34 36 3eqtrd ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C ∧ x ∈ S → y + M z + M x = x + M y + M z
38 37 ralrimiva ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → ∀ x ∈ S y + M z + M x = x + M y + M z
39 3 eleq2i ⊢ y + M z ∈ C ↔ y + M z ∈ Z ⁡ S
40 1 11 2 elcntz ⊢ S ⊆ B → y + M z ∈ Z ⁡ S ↔ y + M z ∈ B ∧ ∀ x ∈ S y + M z + M x = x + M y + M z
41 39 40 bitrid ⊢ S ⊆ B → y + M z ∈ C ↔ y + M z ∈ B ∧ ∀ x ∈ S y + M z + M x = x + M y + M z
42 41 ad2antlr ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → y + M z ∈ C ↔ y + M z ∈ B ∧ ∀ x ∈ S y + M z + M x = x + M y + M z
43 13 38 42 mpbir2and ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B ∧ y ∈ C ∧ z ∈ C → y + M z ∈ C
44 43 ralrimivva ⊢ M ∈ Smgrp ∧ S ⊆ B → ∀ y ∈ C ∀ z ∈ C y + M z ∈ C