Metamath Proof Explorer


Theorem sgrp1

Description: The structure with one element and the only closed internal operation for a singleton is a semigroup. (Contributed by AV, 10-Feb-2020)

Ref Expression
Hypothesis sgrp1.m ⊢ M = Base ndx I + ndx I I I
Assertion sgrp1 ⊢ I ∈ V → M ∈ Smgrp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sgrp1.m ⊢ M = Base ndx I + ndx I I I
2 1 mgm1 ⊢ I ∈ V → M ∈ Mgm
3 df-ov ⊢ I I I I I = I I I ⁡ I I
4 opex ⊢ I I ∈ V
5 fvsng ⊢ I I ∈ V ∧ I ∈ V → I I I ⁡ I I = I
6 4 5 mpan ⊢ I ∈ V → I I I ⁡ I I = I
7 3 6 eqtrid ⊢ I ∈ V → I I I I I = I
8 7 oveq1d ⊢ I ∈ V → I I I I I I I I I = I I I I I
9 7 oveq2d ⊢ I ∈ V → I I I I I I I I I = I I I I I
10 8 9 eqtr4d ⊢ I ∈ V → I I I I I I I I I = I I I I I I I I I
11 oveq1 ⊢ x = I → x I I I y = I I I I y
12 11 oveq1d ⊢ x = I → x I I I y I I I z = I I I I y I I I z
13 oveq1 ⊢ x = I → x I I I y I I I z = I I I I y I I I z
14 12 13 eqeq12d ⊢ x = I → x I I I y I I I z = x I I I y I I I z ↔ I I I I y I I I z = I I I I y I I I z
15 14 2ralbidv ⊢ x = I → ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I x I I I y I I I z = x I I I y I I I z ↔ ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I I I I I y I I I z = I I I I y I I I z
16 15 ralsng ⊢ I ∈ V → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I x I I I y I I I z = x I I I y I I I z ↔ ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I I I I I y I I I z = I I I I y I I I z
17 oveq2 ⊢ y = I → I I I I y = I I I I I
18 17 oveq1d ⊢ y = I → I I I I y I I I z = I I I I I I I I z
19 oveq1 ⊢ y = I → y I I I z = I I I I z
20 19 oveq2d ⊢ y = I → I I I I y I I I z = I I I I I I I I z
21 18 20 eqeq12d ⊢ y = I → I I I I y I I I z = I I I I y I I I z ↔ I I I I I I I I z = I I I I I I I I z
22 21 ralbidv ⊢ y = I → ∀ z ∈ I I I I I y I I I z = I I I I y I I I z ↔ ∀ z ∈ I I I I I I I I I z = I I I I I I I I z
23 22 ralsng ⊢ I ∈ V → ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I I I I I y I I I z = I I I I y I I I z ↔ ∀ z ∈ I I I I I I I I I z = I I I I I I I I z
24 oveq2 ⊢ z = I → I I I I I I I I z = I I I I I I I I I
25 oveq2 ⊢ z = I → I I I I z = I I I I I
26 25 oveq2d ⊢ z = I → I I I I I I I I z = I I I I I I I I I
27 24 26 eqeq12d ⊢ z = I → I I I I I I I I z = I I I I I I I I z ↔ I I I I I I I I I = I I I I I I I I I
28 27 ralsng ⊢ I ∈ V → ∀ z ∈ I I I I I I I I I z = I I I I I I I I z ↔ I I I I I I I I I = I I I I I I I I I
29 16 23 28 3bitrd ⊢ I ∈ V → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I x I I I y I I I z = x I I I y I I I z ↔ I I I I I I I I I = I I I I I I I I I
30 10 29 mpbird ⊢ I ∈ V → ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I x I I I y I I I z = x I I I y I I I z
31 snex ⊢ I ∈ V
32 1 grpbase ⊢ I ∈ V → I = Base M
33 31 32 ax-mp ⊢ I = Base M
34 snex ⊢ I I I ∈ V
35 1 grpplusg ⊢ I I I ∈ V → I I I = + M
36 34 35 ax-mp ⊢ I I I = + M
37 33 36 issgrp ⊢ M ∈ Smgrp ↔ M ∈ Mgm ∧ ∀ x ∈ I ∀ y ∈ I ∀ z ∈ I x I I I y I I I z = x I I I y I I I z
38 2 30 37 sylanbrc ⊢ I ∈ V → M ∈ Smgrp