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Theorem mnd4g

Description: Commutative/associative law for commutative monoids, with an explicit commutativity hypothesis. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses mndcl.b ⊢ B = Base G
mndcl.p ⊢ + ˙ = + G
mnd4g.1 ⊢ φ → G ∈ Mnd
mnd4g.2 ⊢ φ → X ∈ B
mnd4g.3 ⊢ φ → Y ∈ B
mnd4g.4 ⊢ φ → Z ∈ B
mnd4g.5 ⊢ φ → W ∈ B
mnd4g.6 ⊢ φ → Y + ˙ Z = Z + ˙ Y
Assertion mnd4g ⊢ φ → X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W = X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mndcl.b ⊢ B = Base G
2 mndcl.p ⊢ + ˙ = + G
3 mnd4g.1 ⊢ φ → G ∈ Mnd
4 mnd4g.2 ⊢ φ → X ∈ B
5 mnd4g.3 ⊢ φ → Y ∈ B
6 mnd4g.4 ⊢ φ → Z ∈ B
7 mnd4g.5 ⊢ φ → W ∈ B
8 mnd4g.6 ⊢ φ → Y + ˙ Z = Z + ˙ Y
9 1 2 3 5 6 7 8 mnd12g ⊢ φ → Y + ˙ Z + ˙ W = Z + ˙ Y + ˙ W
10 9 oveq2d ⊢ φ → X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W = X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W
11 1 2 mndcl ⊢ G ∈ Mnd ∧ Z ∈ B ∧ W ∈ B → Z + ˙ W ∈ B
12 3 6 7 11 syl3anc ⊢ φ → Z + ˙ W ∈ B
13 1 2 mndass ⊢ G ∈ Mnd ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ Z + ˙ W ∈ B → X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W = X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W
14 3 4 5 12 13 syl13anc ⊢ φ → X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W = X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W
15 1 2 mndcl ⊢ G ∈ Mnd ∧ Y ∈ B ∧ W ∈ B → Y + ˙ W ∈ B
16 3 5 7 15 syl3anc ⊢ φ → Y + ˙ W ∈ B
17 1 2 mndass ⊢ G ∈ Mnd ∧ X ∈ B ∧ Z ∈ B ∧ Y + ˙ W ∈ B → X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W = X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W
18 3 4 6 16 17 syl13anc ⊢ φ → X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W = X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W
19 10 14 18 3eqtr4d ⊢ φ → X + ˙ Y + ˙ Z + ˙ W = X + ˙ Z + ˙ Y + ˙ W