MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  nmznsg Structured version   Unicode version

Theorem nmznsg 15015
Description: Any subgroup is a normal subgroup of its normalizer. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
elnmz.1  |-  N  =  { x  e.  X  |  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) }
nmzsubg.2  |-  X  =  ( Base `  G
)
nmzsubg.3  |-  .+  =  ( +g  `  G )
nmznsg.4  |-  H  =  ( Gs  N )
Assertion
Ref Expression
nmznsg  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  S  e.  (NrmSGrp `  H ) )
Distinct variable groups:    x, y, G    x, S, y    x,  .+ , y    x, X, y
Allowed substitution hints:    H( x, y)    N( x, y)

Proof of Theorem nmznsg
Dummy variables  z  w are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 id 21 . . 3  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  S  e.  (SubGrp `  G ) )
2 elnmz.1 . . . 4  |-  N  =  { x  e.  X  |  A. y  e.  X  ( ( x  .+  y )  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S ) }
3 nmzsubg.2 . . . 4  |-  X  =  ( Base `  G
)
4 nmzsubg.3 . . . 4  |-  .+  =  ( +g  `  G )
52, 3, 4ssnmz 15013 . . 3  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  S  C_  N
)
6 subgrcl 14980 . . . . 5  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  G  e.  Grp )
72, 3, 4nmzsubg 15012 . . . . 5  |-  ( G  e.  Grp  ->  N  e.  (SubGrp `  G )
)
86, 7syl 16 . . . 4  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  N  e.  (SubGrp `  G ) )
9 nmznsg.4 . . . . 5  |-  H  =  ( Gs  N )
109subsubg 14994 . . . 4  |-  ( N  e.  (SubGrp `  G
)  ->  ( S  e.  (SubGrp `  H )  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  S  C_  N ) ) )
118, 10syl 16 . . 3  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  ( S  e.  (SubGrp `  H )  <->  ( S  e.  (SubGrp `  G )  /\  S  C_  N ) ) )
121, 5, 11mpbir2and 890 . 2  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  S  e.  (SubGrp `  H ) )
13 ssrab2 3414 . . . . . . 7  |-  { x  e.  X  |  A. y  e.  X  (
( x  .+  y
)  e.  S  <->  ( y  .+  x )  e.  S
) }  C_  X
142, 13eqsstri 3364 . . . . . 6  |-  N  C_  X
1514sseli 3330 . . . . 5  |-  ( w  e.  N  ->  w  e.  X )
162nmzbi 15011 . . . . 5  |-  ( ( z  e.  N  /\  w  e.  X )  ->  ( ( z  .+  w )  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S ) )
1715, 16sylan2 462 . . . 4  |-  ( ( z  e.  N  /\  w  e.  N )  ->  ( ( z  .+  w )  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S ) )
1817rgen2a 2778 . . 3  |-  A. z  e.  N  A. w  e.  N  ( (
z  .+  w )  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
)
199subgbas 14979 . . . . 5  |-  ( N  e.  (SubGrp `  G
)  ->  N  =  ( Base `  H )
)
208, 19syl 16 . . . 4  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  N  =  ( Base `  H )
)
2120raleqdv 2916 . . . 4  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  ( A. w  e.  N  (
( z  .+  w
)  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
)  <->  A. w  e.  (
Base `  H )
( ( z  .+  w )  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S ) ) )
2220, 21raleqbidv 2922 . . 3  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  ( A. z  e.  N  A. w  e.  N  (
( z  .+  w
)  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
)  <->  A. z  e.  (
Base `  H ) A. w  e.  ( Base `  H ) ( ( z  .+  w
)  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
) ) )
2318, 22mpbii 204 . 2  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  A. z  e.  ( Base `  H
) A. w  e.  ( Base `  H
) ( ( z 
.+  w )  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
) )
24 eqid 2442 . . 3  |-  ( Base `  H )  =  (
Base `  H )
25 fvex 5771 . . . . . 6  |-  ( Base `  G )  e.  _V
263, 25eqeltri 2512 . . . . 5  |-  X  e. 
_V
2726, 14ssexi 4377 . . . 4  |-  N  e. 
_V
289, 4ressplusg 13602 . . . 4  |-  ( N  e.  _V  ->  .+  =  ( +g  `  H ) )
2927, 28ax-mp 5 . . 3  |-  .+  =  ( +g  `  H )
3024, 29isnsg 15000 . 2  |-  ( S  e.  (NrmSGrp `  H
)  <->  ( S  e.  (SubGrp `  H )  /\  A. z  e.  (
Base `  H ) A. w  e.  ( Base `  H ) ( ( z  .+  w
)  e.  S  <->  ( w  .+  z )  e.  S
) ) )
3112, 23, 30sylanbrc 647 1  |-  ( S  e.  (SubGrp `  G
)  ->  S  e.  (NrmSGrp `  H ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 178    /\ wa 360    = wceq 1653    e. wcel 1727   A.wral 2711   {crab 2715   _Vcvv 2962    C_ wss 3306   ` cfv 5483  (class class class)co 6110   Basecbs 13500   ↾s cress 13501   +g cplusg 13560   Grpcgrp 14716  SubGrpcsubg 14969  NrmSGrpcnsg 14970
This theorem is referenced by:  sylow3lem4  15295  sylow3lem6  15297
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1556  ax-5 1567  ax-17 1627  ax-9 1668  ax-8 1689  ax-13 1729  ax-14 1731  ax-6 1746  ax-7 1751  ax-11 1763  ax-12 1953  ax-ext 2423  ax-rep 4345  ax-sep 4355  ax-nul 4363  ax-pow 4406  ax-pr 4432  ax-un 4730  ax-cnex 9077  ax-resscn 9078  ax-1cn 9079  ax-icn 9080  ax-addcl 9081  ax-addrcl 9082  ax-mulcl 9083  ax-mulrcl 9084  ax-mulcom 9085  ax-addass 9086  ax-mulass 9087  ax-distr 9088  ax-i2m1 9089  ax-1ne0 9090  ax-1rid 9091  ax-rnegex 9092  ax-rrecex 9093  ax-cnre 9094  ax-pre-lttri 9095  ax-pre-lttrn 9096  ax-pre-ltadd 9097  ax-pre-mulgt0 9098
This theorem depends on definitions:  df-bi 179  df-or 361  df-an 362  df-3or 938  df-3an 939  df-tru 1329  df-ex 1552  df-nf 1555  df-sb 1660  df-eu 2291  df-mo 2292  df-clab 2429  df-cleq 2435  df-clel 2438  df-nfc 2567  df-ne 2607  df-nel 2608  df-ral 2716  df-rex 2717  df-reu 2718  df-rmo 2719  df-rab 2720  df-v 2964  df-sbc 3168  df-csb 3268  df-dif 3309  df-un 3311  df-in 3313  df-ss 3320  df-pss 3322  df-nul 3614  df-if 3764  df-pw 3825  df-sn 3844  df-pr 3845  df-tp 3846  df-op 3847  df-uni 4040  df-iun 4119  df-br 4238  df-opab 4292  df-mpt 4293  df-tr 4328  df-eprel 4523  df-id 4527  df-po 4532  df-so 4533  df-fr 4570  df-we 4572  df-ord 4613  df-on 4614  df-lim 4615  df-suc 4616  df-om 4875  df-xp 4913  df-rel 4914  df-cnv 4915  df-co 4916  df-dm 4917  df-rn 4918  df-res 4919  df-ima 4920  df-iota 5447  df-fun 5485  df-fn 5486  df-f 5487  df-f1 5488  df-fo 5489  df-f1o 5490  df-fv 5491  df-ov 6113  df-oprab 6114  df-mpt2 6115  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-riota 6578  df-recs 6662  df-rdg 6697  df-er 6934  df-en 7139  df-dom 7140  df-sdom 7141  df-pnf 9153  df-mnf 9154  df-xr 9155  df-ltxr 9156  df-le 9157  df-sub 9324  df-neg 9325  df-nn 10032  df-2 10089  df-ndx 13503  df-slot 13504  df-base 13505  df-sets 13506  df-ress 13507  df-plusg 13573  df-0g 13758  df-mnd 14721  df-grp 14843  df-minusg 14844  df-sbg 14845  df-subg 14972  df-nsg 14973
  Copyright terms: Public domain W3C validator