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Theorem isnsg 14971
Description: Property of being a normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
isnsg.1  |-  X  =  ( Base `  G
)
isnsg.2  |-  .+  =  ( +g  `  G )
Assertion
Ref Expression
isnsg  |-  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) )
Distinct variable groups:    x, y, G    x,  .+ , y    x, S, y    x, X, y

Proof of Theorem isnsg
Dummy variables  g 
b  p  s are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-nsg 14944 . . . 4  |- NrmSGrp  =  ( g  e.  Grp  |->  { s  e.  (SubGrp `  g )  |  [. ( Base `  g )  /  b ]. [. ( +g  `  g )  /  p ]. A. x  e.  b  A. y  e.  b  ( ( x p y )  e.  s  <->  ( y p x )  e.  s ) } )
21dmmptss 5368 . . 3  |-  dom NrmSGrp  C_  Grp
3 elfvdm 5759 . . 3  |-  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  ->  G  e.  dom NrmSGrp )
42, 3sseldi 3348 . 2  |-  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  ->  G  e.  Grp )
5 subgrcl 14951 . . 3  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  G  e.  Grp )
65adantr 453 . 2  |-  ( ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  (
( x  .+  y
)  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S
) )  ->  G  e.  Grp )
7 fveq2 5730 . . . . . 6  |-  ( g  =  G  ->  (SubGrp `  g )  =  (SubGrp `  G ) )
8 fvex 5744 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  g )  e.  _V
98a1i 11 . . . . . . 7  |-  ( g  =  G  ->  ( Base `  g )  e. 
_V )
10 fveq2 5730 . . . . . . . 8  |-  ( g  =  G  ->  ( Base `  g )  =  ( Base `  G
) )
11 isnsg.1 . . . . . . . 8  |-  X  =  ( Base `  G
)
1210, 11syl6eqr 2488 . . . . . . 7  |-  ( g  =  G  ->  ( Base `  g )  =  X )
13 fvex 5744 . . . . . . . . 9  |-  ( +g  `  g )  e.  _V
1413a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  ->  ( +g  `  g
)  e.  _V )
15 simpl 445 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  ->  g  =  G )
1615fveq2d 5734 . . . . . . . . 9  |-  ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  ->  ( +g  `  g
)  =  ( +g  `  G ) )
17 isnsg.2 . . . . . . . . 9  |-  .+  =  ( +g  `  G )
1816, 17syl6eqr 2488 . . . . . . . 8  |-  ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  ->  ( +g  `  g
)  =  .+  )
19 simplr 733 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  b  =  X )
20 simpr 449 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  p  =  .+  )
2120oveqd 6100 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  (
x p y )  =  ( x  .+  y ) )
2221eleq1d 2504 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  (
( x p y )  e.  s  <->  ( x  .+  y )  e.  s ) )
2320oveqd 6100 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  (
y p x )  =  ( y  .+  x ) )
2423eleq1d 2504 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  (
( y p x )  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  s ) )
2522, 24bibi12d 314 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  (
( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s )  <-> 
( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) ) )
2619, 25raleqbidv 2918 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  ( A. y  e.  b 
( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s )  <->  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) ) )
2719, 26raleqbidv 2918 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  /\  p  = 
.+  )  ->  ( A. x  e.  b  A. y  e.  b 
( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) ) )
2814, 18, 27sbcied2 3200 . . . . . . 7  |-  ( ( g  =  G  /\  b  =  X )  ->  ( [. ( +g  `  g )  /  p ]. A. x  e.  b 
A. y  e.  b  ( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) ) )
299, 12, 28sbcied2 3200 . . . . . 6  |-  ( g  =  G  ->  ( [. ( Base `  g
)  /  b ]. [. ( +g  `  g
)  /  p ]. A. x  e.  b  A. y  e.  b 
( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) ) )
307, 29rabeqbidv 2953 . . . . 5  |-  ( g  =  G  ->  { s  e.  (SubGrp `  g
)  |  [. ( Base `  g )  / 
b ]. [. ( +g  `  g )  /  p ]. A. x  e.  b 
A. y  e.  b  ( ( x p y )  e.  s  <-> 
( y p x )  e.  s ) }  =  { s  e.  (SubGrp `  G
)  |  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x  .+  y )  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  s ) } )
31 fvex 5744 . . . . . 6  |-  (SubGrp `  G )  e.  _V
3231rabex 4356 . . . . 5  |-  { s  e.  (SubGrp `  G
)  |  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x  .+  y )  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  s ) }  e.  _V
3330, 1, 32fvmpt 5808 . . . 4  |-  ( G  e.  Grp  ->  (NrmSGrp `  G )  =  {
s  e.  (SubGrp `  G )  |  A. x  e.  X  A. y  e.  X  (
( x  .+  y
)  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  s ) } )
3433eleq2d 2505 . . 3  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  <->  S  e.  { s  e.  (SubGrp `  G
)  |  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( (
x  .+  y )  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  s ) } ) )
35 eleq2 2499 . . . . . 6  |-  ( s  =  S  ->  (
( x  .+  y
)  e.  s  <->  ( x  .+  y )  e.  S
) )
36 eleq2 2499 . . . . . 6  |-  ( s  =  S  ->  (
( y  .+  x
)  e.  s  <->  ( y  .+  x )  e.  S
) )
3735, 36bibi12d 314 . . . . 5  |-  ( s  =  S  ->  (
( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s )  <-> 
( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) )
38372ralbidv 2749 . . . 4  |-  ( s  =  S  ->  ( A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s )  <->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) )
3938elrab 3094 . . 3  |-  ( S  e.  { s  e.  (SubGrp `  G )  |  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  s  <-> 
( y  .+  x
)  e.  s ) }  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) )
4034, 39syl6bb 254 . 2  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) ) )
414, 6, 40pm5.21nii 344 1  |-  ( S  e.  (NrmSGrp `  G
)  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1726   A.wral 2707   {crab 2711   _Vcvv 2958   [.wsbc 3163   dom cdm 4880   ` cfv 5456  (class class class)co 6083   Basecbs 13471   +g cplusg 13531   Grpcgrp 14687  SubGrpcsubg 14940  NrmSGrpcnsg 14941
This theorem is referenced by:  isnsg2  14972  nsgbi  14973  nsgsubg  14974  isnsg4  14985  nmznsg  14986  ablnsg  15464
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1667  ax-8 1688  ax-13 1728  ax-14 1730  ax-6 1745  ax-7 1750  ax-11 1762  ax-12 1951  ax-ext 2419  ax-sep 4332  ax-nul 4340  ax-pow 4379  ax-pr 4405
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2287  df-mo 2288  df-clab 2425  df-cleq 2431  df-clel 2434  df-nfc 2563  df-ne 2603  df-ral 2712  df-rex 2713  df-rab 2716  df-v 2960  df-sbc 3164  df-dif 3325  df-un 3327  df-in 3329  df-ss 3336  df-nul 3631  df-if 3742  df-pw 3803  df-sn 3822  df-pr 3823  df-op 3825  df-uni 4018  df-br 4215  df-opab 4269  df-mpt 4270  df-id 4500  df-xp 4886  df-rel 4887  df-cnv 4888  df-co 4889  df-dm 4890  df-rn 4891  df-res 4892  df-ima 4893  df-iota 5420  df-fun 5458  df-fv 5464  df-ov 6086  df-subg 14943  df-nsg 14944
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