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Theorem mndpropd

Description: If two structures have the same base set, and the values of their group (addition) operations are equal for all pairs of elements of the base set, one is a monoid iff the other one is. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses mndpropd.1 φ B = Base K
mndpropd.2 φ B = Base L
mndpropd.3 φ x B y B x + K y = x + L y
Assertion mndpropd φ K Mnd L Mnd

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mndpropd.1 φ B = Base K
2 mndpropd.2 φ B = Base L
3 mndpropd.3 φ x B y B x + K y = x + L y
4 simplr φ K Mnd x B y B K Mnd
5 simprl φ K Mnd x B y B x B
6 1 ad2antrr φ K Mnd x B y B B = Base K
7 5 6 eleqtrd φ K Mnd x B y B x Base K
8 simprr φ K Mnd x B y B y B
9 8 6 eleqtrd φ K Mnd x B y B y Base K
10 eqid Base K = Base K
11 eqid + K = + K
12 10 11 mndcl K Mnd x Base K y Base K x + K y Base K
13 4 7 9 12 syl3anc φ K Mnd x B y B x + K y Base K
14 13 6 eleqtrrd φ K Mnd x B y B x + K y B
15 14 ralrimivva φ K Mnd x B y B x + K y B
16 15 ex φ K Mnd x B y B x + K y B
17 simplr φ L Mnd x B y B L Mnd
18 simprl φ L Mnd x B y B x B
19 2 ad2antrr φ L Mnd x B y B B = Base L
20 18 19 eleqtrd φ L Mnd x B y B x Base L
21 simprr φ L Mnd x B y B y B
22 21 19 eleqtrd φ L Mnd x B y B y Base L
23 eqid Base L = Base L
24 eqid + L = + L
25 23 24 mndcl L Mnd x Base L y Base L x + L y Base L
26 17 20 22 25 syl3anc φ L Mnd x B y B x + L y Base L
27 3 adantlr φ L Mnd x B y B x + K y = x + L y
28 26 27 19 3eltr4d φ L Mnd x B y B x + K y B
29 28 ralrimivva φ L Mnd x B y B x + K y B
30 29 ex φ L Mnd x B y B x + K y B
31 3 oveqrspc2v φ u B v B u + K v = u + L v
32 31 adantlr φ x B y B x + K y B u B v B u + K v = u + L v
33 32 eleq1d φ x B y B x + K y B u B v B u + K v B u + L v B
34 simplll φ x B y B x + K y B u B v B w B φ
35 simplrl φ x B y B x + K y B u B v B w B u B
36 simplrr φ x B y B x + K y B u B v B w B v B
37 simpllr φ x B y B x + K y B u B v B w B x B y B x + K y B
38 ovrspc2v u B v B x B y B x + K y B u + K v B
39 35 36 37 38 syl21anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v B
40 simpr φ x B y B x + K y B u B v B w B w B
41 3 oveqrspc2v φ u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + L w
42 34 39 40 41 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + K v + L w
43 34 35 36 31 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v = u + L v
44 43 oveq1d φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + L w = u + L v + L w
45 42 44 eqtrd φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + L v + L w
46 ovrspc2v v B w B x B y B x + K y B v + K w B
47 36 40 37 46 syl21anc φ x B y B x + K y B u B v B w B v + K w B
48 3 oveqrspc2v φ u B v + K w B u + K v + K w = u + L v + K w
49 34 35 47 48 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + L v + K w
50 3 oveqrspc2v φ v B w B v + K w = v + L w
51 34 36 40 50 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B v + K w = v + L w
52 51 oveq2d φ x B y B x + K y B u B v B w B u + L v + K w = u + L v + L w
53 49 52 eqtrd φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + L v + L w
54 45 53 eqeq12d φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + K v + K w u + L v + L w = u + L v + L w
55 54 ralbidva φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v + K w = u + K v + K w w B u + L v + L w = u + L v + L w
56 33 55 anbi12d φ x B y B x + K y B u B v B u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + K w u + L v B w B u + L v + L w = u + L v + L w
57 56 2ralbidva φ x B y B x + K y B u B v B u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + K w u B v B u + L v B w B u + L v + L w = u + L v + L w
58 1 adantr φ x B y B x + K y B B = Base K
59 58 eleq2d φ x B y B x + K y B u + K v B u + K v Base K
60 58 raleqdv φ x B y B x + K y B w B u + K v + K w = u + K v + K w w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
61 59 60 anbi12d φ x B y B x + K y B u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + K w u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
62 58 61 raleqbidv φ x B y B x + K y B v B u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + K w v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
63 58 62 raleqbidv φ x B y B x + K y B u B v B u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + K w u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
64 2 adantr φ x B y B x + K y B B = Base L
65 64 eleq2d φ x B y B x + K y B u + L v B u + L v Base L
66 64 raleqdv φ x B y B x + K y B w B u + L v + L w = u + L v + L w w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
67 65 66 anbi12d φ x B y B x + K y B u + L v B w B u + L v + L w = u + L v + L w u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
68 64 67 raleqbidv φ x B y B x + K y B v B u + L v B w B u + L v + L w = u + L v + L w v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
69 64 68 raleqbidv φ x B y B x + K y B u B v B u + L v B w B u + L v + L w = u + L v + L w u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
70 57 63 69 3bitr3d φ x B y B x + K y B u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
71 simplll φ x B y B x + K y B s B u B φ
72 simplr φ x B y B x + K y B s B u B s B
73 simpr φ x B y B x + K y B s B u B u B
74 3 oveqrspc2v φ s B u B s + K u = s + L u
75 71 72 73 74 syl12anc φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = s + L u
76 75 eqeq1d φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = u s + L u = u
77 3 oveqrspc2v φ u B s B u + K s = u + L s
78 71 73 72 77 syl12anc φ x B y B x + K y B s B u B u + K s = u + L s
79 78 eqeq1d φ x B y B x + K y B s B u B u + K s = u u + L s = u
80 76 79 anbi12d φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = u u + K s = u s + L u = u u + L s = u
81 80 ralbidva φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = u u + K s = u u B s + L u = u u + L s = u
82 81 rexbidva φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = u u + K s = u s B u B s + L u = u u + L s = u
83 58 raleqdv φ x B y B x + K y B u B s + K u = u u + K s = u u Base K s + K u = u u + K s = u
84 58 83 rexeqbidv φ x B y B x + K y B s B u B s + K u = u u + K s = u s Base K u Base K s + K u = u u + K s = u
85 64 raleqdv φ x B y B x + K y B u B s + L u = u u + L s = u u Base L s + L u = u u + L s = u
86 64 85 rexeqbidv φ x B y B x + K y B s B u B s + L u = u u + L s = u s Base L u Base L s + L u = u u + L s = u
87 82 84 86 3bitr3d φ x B y B x + K y B s Base K u Base K s + K u = u u + K s = u s Base L u Base L s + L u = u u + L s = u
88 70 87 anbi12d φ x B y B x + K y B u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w s Base K u Base K s + K u = u u + K s = u u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w s Base L u Base L s + L u = u u + L s = u
89 10 11 ismnd K Mnd u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w s Base K u Base K s + K u = u u + K s = u
90 23 24 ismnd L Mnd u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w s Base L u Base L s + L u = u u + L s = u
91 88 89 90 3bitr4g φ x B y B x + K y B K Mnd L Mnd
92 91 ex φ x B y B x + K y B K Mnd L Mnd
93 16 30 92 pm5.21ndd φ K Mnd L Mnd