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Theorem sgrppropd

Description: If two structures are sets, 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 semigroup iff the other one is. (Contributed by AV, 15-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses sgrppropd.k φ K V
sgrppropd.l φ L W
sgrppropd.1 φ B = Base K
sgrppropd.2 φ B = Base L
sgrppropd.3 φ x B y B x + K y = x + L y
Assertion sgrppropd φ K Smgrp L Smgrp

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sgrppropd.k φ K V
2 sgrppropd.l φ L W
3 sgrppropd.1 φ B = Base K
4 sgrppropd.2 φ B = Base L
5 sgrppropd.3 φ x B y B x + K y = x + L y
6 simplr φ K Smgrp x B y B K Smgrp
7 simprl φ K Smgrp x B y B x B
8 3 ad2antrr φ K Smgrp x B y B B = Base K
9 7 8 eleqtrd φ K Smgrp x B y B x Base K
10 simprr φ K Smgrp x B y B y B
11 10 8 eleqtrd φ K Smgrp x B y B y Base K
12 eqid Base K = Base K
13 eqid + K = + K
14 12 13 sgrpcl K Smgrp x Base K y Base K x + K y Base K
15 6 9 11 14 syl3anc φ K Smgrp x B y B x + K y Base K
16 15 8 eleqtrrd φ K Smgrp x B y B x + K y B
17 16 ralrimivva φ K Smgrp x B y B x + K y B
18 17 ex φ K Smgrp x B y B x + K y B
19 simplr φ L Smgrp x B y B L Smgrp
20 simprl φ L Smgrp x B y B x B
21 4 ad2antrr φ L Smgrp x B y B B = Base L
22 20 21 eleqtrd φ L Smgrp x B y B x Base L
23 simprr φ L Smgrp x B y B y B
24 23 21 eleqtrd φ L Smgrp x B y B y Base L
25 eqid Base L = Base L
26 eqid + L = + L
27 25 26 sgrpcl L Smgrp x Base L y Base L x + L y Base L
28 19 22 24 27 syl3anc φ L Smgrp x B y B x + L y Base L
29 5 adantlr φ L Smgrp x B y B x + K y = x + L y
30 28 29 21 3eltr4d φ L Smgrp x B y B x + K y B
31 30 ralrimivva φ L Smgrp x B y B x + K y B
32 31 ex φ L Smgrp x B y B x + K y B
33 12 13 issgrpv K V K Smgrp u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
34 1 33 syl φ K Smgrp u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
35 34 adantr φ x B y B x + K y B K Smgrp u Base K v Base K u + K v Base K w Base K u + K v + K w = u + K v + K w
36 5 oveqrspc2v φ u B v B u + K v = u + L v
37 36 adantlr φ x B y B x + K y B u B v B u + K v = u + L v
38 37 eleq1d φ x B y B x + K y B u B v B u + K v B u + L v B
39 simplll φ x B y B x + K y B u B v B w B φ
40 simplrl φ x B y B x + K y B u B v B w B u B
41 simplrr φ x B y B x + K y B u B v B w B v B
42 simpllr φ x B y B x + K y B u B v B w B x B y B x + K y B
43 ovrspc2v u B v B x B y B x + K y B u + K v B
44 40 41 42 43 syl21anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v B
45 simpr φ x B y B x + K y B u B v B w B w B
46 5 oveqrspc2v φ u + K v B w B u + K v + K w = u + K v + L w
47 39 44 45 46 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
48 39 40 41 36 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B u + K v = u + L v
49 48 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
50 47 49 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
51 ovrspc2v v B w B x B y B x + K y B v + K w B
52 41 45 42 51 syl21anc φ x B y B x + K y B u B v B w B v + K w B
53 5 oveqrspc2v φ u B v + K w B u + K v + K w = u + L v + K w
54 39 40 52 53 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
55 5 oveqrspc2v φ v B w B v + K w = v + L w
56 39 41 45 55 syl12anc φ x B y B x + K y B u B v B w B v + K w = v + L w
57 56 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
58 54 57 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
59 50 58 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
60 59 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
61 38 60 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
62 61 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
63 3 adantr φ x B y B x + K y B B = Base K
64 63 eleq2d φ x B y B x + K y B u + K v B u + K v Base K
65 63 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
66 64 65 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
67 63 66 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
68 63 67 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
69 4 adantr φ x B y B x + K y B B = Base L
70 69 eleq2d φ x B y B x + K y B u + L v B u + L v Base L
71 69 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
72 70 71 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
73 69 72 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
74 69 73 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
75 62 68 74 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
76 25 26 issgrpv L W L Smgrp u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
77 2 76 syl φ L Smgrp u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w
78 77 bicomd φ u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w L Smgrp
79 78 adantr φ x B y B x + K y B u Base L v Base L u + L v Base L w Base L u + L v + L w = u + L v + L w L Smgrp
80 35 75 79 3bitrd φ x B y B x + K y B K Smgrp L Smgrp
81 80 ex φ x B y B x + K y B K Smgrp L Smgrp
82 18 32 81 pm5.21ndd φ K Smgrp L Smgrp