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Theorem grpinva

Description: Deduce right inverse from left inverse and left identity in an associative structure (such as a group). (Contributed by NM, 10-Aug-2013) (Proof shortened by Mario Carneiro, 6-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses grpinva.c ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x + ˙ y ∈ B
grpinva.o ⊢ φ → O ∈ B
grpinva.i ⊢ φ ∧ x ∈ B → O + ˙ x = x
grpinva.a ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x + ˙ y + ˙ z = x + ˙ y + ˙ z
grpinva.r ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ x = O
grpinva.x ⊢ φ ∧ ψ → X ∈ B
grpinva.n ⊢ φ ∧ ψ → N ∈ B
grpinva.e ⊢ φ ∧ ψ → N + ˙ X = O
Assertion grpinva ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N = O

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 grpinva.c ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x + ˙ y ∈ B
2 grpinva.o ⊢ φ → O ∈ B
3 grpinva.i ⊢ φ ∧ x ∈ B → O + ˙ x = x
4 grpinva.a ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x + ˙ y + ˙ z = x + ˙ y + ˙ z
5 grpinva.r ⊢ φ ∧ x ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ x = O
6 grpinva.x ⊢ φ ∧ ψ → X ∈ B
7 grpinva.n ⊢ φ ∧ ψ → N ∈ B
8 grpinva.e ⊢ φ ∧ ψ → N + ˙ X = O
9 1 3expb ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x + ˙ y ∈ B
10 9 caovclg ⊢ φ ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → u + ˙ v ∈ B
11 10 adantlr ⊢ φ ∧ ψ ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → u + ˙ v ∈ B
12 11 6 7 caovcld ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N ∈ B
13 4 caovassg ⊢ φ ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ w ∈ B → u + ˙ v + ˙ w = u + ˙ v + ˙ w
14 13 adantlr ⊢ φ ∧ ψ ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ w ∈ B → u + ˙ v + ˙ w = u + ˙ v + ˙ w
15 14 6 7 12 caovassd ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N + ˙ X + ˙ N = X + ˙ N + ˙ X + ˙ N
16 8 oveq1d ⊢ φ ∧ ψ → N + ˙ X + ˙ N = O + ˙ N
17 14 7 6 7 caovassd ⊢ φ ∧ ψ → N + ˙ X + ˙ N = N + ˙ X + ˙ N
18 oveq2 ⊢ y = N → O + ˙ y = O + ˙ N
19 id ⊢ y = N → y = N
20 18 19 eqeq12d ⊢ y = N → O + ˙ y = y ↔ O + ˙ N = N
21 3 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ B O + ˙ x = x
22 oveq2 ⊢ x = y → O + ˙ x = O + ˙ y
23 id ⊢ x = y → x = y
24 22 23 eqeq12d ⊢ x = y → O + ˙ x = x ↔ O + ˙ y = y
25 24 cbvralvw ⊢ ∀ x ∈ B O + ˙ x = x ↔ ∀ y ∈ B O + ˙ y = y
26 21 25 sylib ⊢ φ → ∀ y ∈ B O + ˙ y = y
27 26 adantr ⊢ φ ∧ ψ → ∀ y ∈ B O + ˙ y = y
28 20 27 7 rspcdva ⊢ φ ∧ ψ → O + ˙ N = N
29 16 17 28 3eqtr3d ⊢ φ ∧ ψ → N + ˙ X + ˙ N = N
30 29 oveq2d ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N + ˙ X + ˙ N = X + ˙ N
31 15 30 eqtrd ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N + ˙ X + ˙ N = X + ˙ N
32 1 2 3 4 5 12 31 grpinvalem ⊢ φ ∧ ψ → X + ˙ N = O