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Theorem grprcan

Description: Right cancellation law for groups. (Contributed by NM, 24-Aug-2011) (Proof shortened by Mario Carneiro, 6-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses grprcan.b ⊢ B = Base G
grprcan.p ⊢ + ˙ = + G
Assertion grprcan ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B → X + ˙ Z = Y + ˙ Z ↔ X = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 grprcan.b ⊢ B = Base G
2 grprcan.p ⊢ + ˙ = + G
3 eqid ⊢ 0 G = 0 G
4 1 2 3 grpinvex ⊢ G ∈ Grp ∧ Z ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ Z = 0 G
5 4 3ad2antr3 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B → ∃ y ∈ B y + ˙ Z = 0 G
6 simprr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ Z = Y + ˙ Z
7 6 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ Z + ˙ y = Y + ˙ Z + ˙ y
8 simpll ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → G ∈ Grp
9 1 2 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ w ∈ B → u + ˙ v + ˙ w = u + ˙ v + ˙ w
10 8 9 sylan ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B ∧ w ∈ B → u + ˙ v + ˙ w = u + ˙ v + ˙ w
11 simplr1 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X ∈ B
12 simplr3 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Z ∈ B
13 simprll ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → y ∈ B
14 10 11 12 13 caovassd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ Z + ˙ y = X + ˙ Z + ˙ y
15 simplr2 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Y ∈ B
16 10 15 12 13 caovassd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Y + ˙ Z + ˙ y = Y + ˙ Z + ˙ y
17 7 14 16 3eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ Z + ˙ y = Y + ˙ Z + ˙ y
18 1 2 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → u + ˙ v ∈ B
19 8 18 syl3an1 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ u ∈ B ∧ v ∈ B → u + ˙ v ∈ B
20 1 3 grpidcl ⊢ G ∈ Grp → 0 G ∈ B
21 8 20 syl ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → 0 G ∈ B
22 1 2 3 grplid ⊢ G ∈ Grp ∧ u ∈ B → 0 G + ˙ u = u
23 8 22 sylan ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ u ∈ B → 0 G + ˙ u = u
24 1 2 3 grpinvex ⊢ G ∈ Grp ∧ u ∈ B → ∃ v ∈ B v + ˙ u = 0 G
25 8 24 sylan ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ u ∈ B → ∃ v ∈ B v + ˙ u = 0 G
26 simpr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ Z ∈ B → Z ∈ B
27 13 adantr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ Z ∈ B → y ∈ B
28 simprlr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → y + ˙ Z = 0 G
29 28 adantr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ Z ∈ B → y + ˙ Z = 0 G
30 19 21 23 10 25 26 27 29 grpinva ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z ∧ Z ∈ B → Z + ˙ y = 0 G
31 12 30 mpdan ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Z + ˙ y = 0 G
32 31 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ Z + ˙ y = X + ˙ 0 G
33 31 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Y + ˙ Z + ˙ y = Y + ˙ 0 G
34 17 32 33 3eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ 0 G = Y + ˙ 0 G
35 1 2 3 8 11 grpridd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X + ˙ 0 G = X
36 1 2 3 8 15 grpridd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → Y + ˙ 0 G = Y
37 34 35 36 3eqtr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G ∧ X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X = Y
38 37 expr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y + ˙ Z = 0 G → X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X = Y
39 5 38 rexlimddv ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B → X + ˙ Z = Y + ˙ Z → X = Y
40 oveq1 ⊢ X = Y → X + ˙ Z = Y + ˙ Z
41 39 40 impbid1 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z ∈ B → X + ˙ Z = Y + ˙ Z ↔ X = Y