MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  motgrp Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem motgrp 25659
Description: The motions of a geometry form a group with respect to function composition, called the Isometry group. (Contributed by Thierry Arnoux, 15-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
ismot.p 𝑃 = (Base‘𝐺)
ismot.m = (dist‘𝐺)
motgrp.1 (𝜑𝐺𝑉)
motgrp.i 𝐼 = {⟨(Base‘ndx), (𝐺Ismt𝐺)⟩, ⟨(+g‘ndx), (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺), 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ↦ (𝑓𝑔))⟩}
Assertion
Ref Expression
motgrp (𝜑𝐼 ∈ Grp)
Distinct variable groups:   𝑓,𝐺,𝑔   𝑓,𝐼,𝑔   𝑃,𝑓,𝑔   𝜑,𝑓,𝑔
Allowed substitution hints:   (𝑓,𝑔)   𝑉(𝑓,𝑔)

Proof of Theorem motgrp
Dummy variables 𝑎 𝑏 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ovex 6843 . . 3 (𝐺Ismt𝐺) ∈ V
2 motgrp.i . . . 4 𝐼 = {⟨(Base‘ndx), (𝐺Ismt𝐺)⟩, ⟨(+g‘ndx), (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺), 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ↦ (𝑓𝑔))⟩}
32grpbase 16214 . . 3 ((𝐺Ismt𝐺) ∈ V → (𝐺Ismt𝐺) = (Base‘𝐼))
41, 3mp1i 13 . 2 (𝜑 → (𝐺Ismt𝐺) = (Base‘𝐼))
5 eqidd 2762 . 2 (𝜑 → (+g𝐼) = (+g𝐼))
6 ismot.p . . . 4 𝑃 = (Base‘𝐺)
7 ismot.m . . . 4 = (dist‘𝐺)
8 motgrp.1 . . . . 5 (𝜑𝐺𝑉)
983ad2ant1 1128 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝐺𝑉)
10 simp2 1132 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
11 simp3 1133 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
126, 7, 9, 2, 10, 11motplusg 25658 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓(+g𝐼)𝑔) = (𝑓𝑔))
136, 7, 9, 10, 11motco 25656 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓𝑔) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
1412, 13eqeltrd 2840 . 2 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓(+g𝐼)𝑔) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
15 coass 5816 . . 3 ((𝑓𝑔) ∘ ) = (𝑓 ∘ (𝑔))
16123adant3r3 1200 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑓(+g𝐼)𝑔) = (𝑓𝑔))
1716oveq1d 6830 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → ((𝑓(+g𝐼)𝑔)(+g𝐼)) = ((𝑓𝑔)(+g𝐼)))
188adantr 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → 𝐺𝑉)
19133adant3r3 1200 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑓𝑔) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
20 simpr3 1238 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → ∈ (𝐺Ismt𝐺))
216, 7, 18, 2, 19, 20motplusg 25658 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → ((𝑓𝑔)(+g𝐼)) = ((𝑓𝑔) ∘ ))
2217, 21eqtrd 2795 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → ((𝑓(+g𝐼)𝑔)(+g𝐼)) = ((𝑓𝑔) ∘ ))
23 simpr2 1236 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
246, 7, 18, 2, 23, 20motplusg 25658 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑔(+g𝐼)) = (𝑔))
2524oveq2d 6831 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑓(+g𝐼)(𝑔(+g𝐼))) = (𝑓(+g𝐼)(𝑔)))
26 simpr1 1234 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → 𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
276, 7, 18, 23, 20motco 25656 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑔) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
286, 7, 18, 2, 26, 27motplusg 25658 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑓(+g𝐼)(𝑔)) = (𝑓 ∘ (𝑔)))
2925, 28eqtrd 2795 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → (𝑓(+g𝐼)(𝑔(+g𝐼))) = (𝑓 ∘ (𝑔)))
3015, 22, 293eqtr4a 2821 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ 𝑔 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ∧ ∈ (𝐺Ismt𝐺))) → ((𝑓(+g𝐼)𝑔)(+g𝐼)) = (𝑓(+g𝐼)(𝑔(+g𝐼))))
316, 7, 8idmot 25653 . 2 (𝜑 → ( I ↾ 𝑃) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
328adantr 472 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝐺𝑉)
3331adantr 472 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → ( I ↾ 𝑃) ∈ (𝐺Ismt𝐺))
34 simpr 479 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
356, 7, 32, 2, 33, 34motplusg 25658 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (( I ↾ 𝑃)(+g𝐼)𝑓) = (( I ↾ 𝑃) ∘ 𝑓))
366, 7ismot 25651 . . . . . 6 (𝐺𝑉 → (𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺) ↔ (𝑓:𝑃1-1-onto𝑃 ∧ ∀𝑎𝑃𝑏𝑃 ((𝑓𝑎) (𝑓𝑏)) = (𝑎 𝑏))))
3736simprbda 654 . . . . 5 ((𝐺𝑉𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑓:𝑃1-1-onto𝑃)
388, 37sylan 489 . . . 4 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑓:𝑃1-1-onto𝑃)
39 f1of 6300 . . . 4 (𝑓:𝑃1-1-onto𝑃𝑓:𝑃𝑃)
40 fcoi2 6241 . . . 4 (𝑓:𝑃𝑃 → (( I ↾ 𝑃) ∘ 𝑓) = 𝑓)
4138, 39, 403syl 18 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (( I ↾ 𝑃) ∘ 𝑓) = 𝑓)
4235, 41eqtrd 2795 . 2 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (( I ↾ 𝑃)(+g𝐼)𝑓) = 𝑓)
436, 7, 32, 34cnvmot 25657 . 2 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → 𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺))
446, 7, 32, 2, 43, 34motplusg 25658 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓(+g𝐼)𝑓) = (𝑓𝑓))
45 f1ococnv1 6328 . . . 4 (𝑓:𝑃1-1-onto𝑃 → (𝑓𝑓) = ( I ↾ 𝑃))
4638, 45syl 17 . . 3 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓𝑓) = ( I ↾ 𝑃))
4744, 46eqtrd 2795 . 2 ((𝜑𝑓 ∈ (𝐺Ismt𝐺)) → (𝑓(+g𝐼)𝑓) = ( I ↾ 𝑃))
484, 5, 14, 30, 31, 42, 43, 47isgrpd 17666 1 (𝜑𝐼 ∈ Grp)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1072   = wceq 1632  wcel 2140  wral 3051  Vcvv 3341  {cpr 4324  cop 4328   I cid 5174  ccnv 5266  cres 5269  ccom 5271  wf 6046  1-1-ontowf1o 6049  cfv 6050  (class class class)co 6815  cmpt2 6817  ndxcnx 16077  Basecbs 16080  +gcplusg 16164  distcds 16173  Grpcgrp 17644  Ismtcismt 25648
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1989  ax-6 2055  ax-7 2091  ax-8 2142  ax-9 2149  ax-10 2169  ax-11 2184  ax-12 2197  ax-13 2392  ax-ext 2741  ax-rep 4924  ax-sep 4934  ax-nul 4942  ax-pow 4993  ax-pr 5056  ax-un 7116  ax-cnex 10205  ax-resscn 10206  ax-1cn 10207  ax-icn 10208  ax-addcl 10209  ax-addrcl 10210  ax-mulcl 10211  ax-mulrcl 10212  ax-mulcom 10213  ax-addass 10214  ax-mulass 10215  ax-distr 10216  ax-i2m1 10217  ax-1ne0 10218  ax-1rid 10219  ax-rnegex 10220  ax-rrecex 10221  ax-cnre 10222  ax-pre-lttri 10223  ax-pre-lttrn 10224  ax-pre-ltadd 10225  ax-pre-mulgt0 10226
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2048  df-eu 2612  df-mo 2613  df-clab 2748  df-cleq 2754  df-clel 2757  df-nfc 2892  df-ne 2934  df-nel 3037  df-ral 3056  df-rex 3057  df-reu 3058  df-rmo 3059  df-rab 3060  df-v 3343  df-sbc 3578  df-csb 3676  df-dif 3719  df-un 3721  df-in 3723  df-ss 3730  df-pss 3732  df-nul 4060  df-if 4232  df-pw 4305  df-sn 4323  df-pr 4325  df-tp 4327  df-op 4329  df-uni 4590  df-int 4629  df-iun 4675  df-br 4806  df-opab 4866  df-mpt 4883  df-tr 4906  df-id 5175  df-eprel 5180  df-po 5188  df-so 5189  df-fr 5226  df-we 5228  df-xp 5273  df-rel 5274  df-cnv 5275  df-co 5276  df-dm 5277  df-rn 5278  df-res 5279  df-ima 5280  df-pred 5842  df-ord 5888  df-on 5889  df-lim 5890  df-suc 5891  df-iota 6013  df-fun 6052  df-fn 6053  df-f 6054  df-f1 6055  df-fo 6056  df-f1o 6057  df-fv 6058  df-riota 6776  df-ov 6818  df-oprab 6819  df-mpt2 6820  df-om 7233  df-1st 7335  df-2nd 7336  df-wrecs 7578  df-recs 7639  df-rdg 7677  df-1o 7731  df-oadd 7735  df-er 7914  df-map 8028  df-en 8125  df-dom 8126  df-sdom 8127  df-fin 8128  df-pnf 10289  df-mnf 10290  df-xr 10291  df-ltxr 10292  df-le 10293  df-sub 10481  df-neg 10482  df-nn 11234  df-2 11292  df-n0 11506  df-z 11591  df-uz 11901  df-fz 12541  df-struct 16082  df-ndx 16083  df-slot 16084  df-base 16086  df-plusg 16177  df-0g 16325  df-mgm 17464  df-sgrp 17506  df-mnd 17517  df-grp 17647  df-ismt 25649
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator