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

Theorem cycsubg 17830
Description: The cyclic group generated by 𝐴 is the smallest subgroup containing 𝐴. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
cycsubg.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
cycsubg.t · = (.g𝐺)
cycsubg.f 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝑥 · 𝐴))
Assertion
Ref Expression
cycsubg ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → ran 𝐹 = {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠})
Distinct variable groups:   𝑥,𝑠,𝐴   𝐺,𝑠,𝑥   𝑥, ·   𝑥,𝑋   𝐹,𝑠
Allowed substitution hints:   · (𝑠)   𝐹(𝑥)   𝑋(𝑠)

Proof of Theorem cycsubg
StepHypRef Expression
1 ssintab 4628 . . . . 5 (ran 𝐹 {𝑠 ∣ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠)} ↔ ∀𝑠((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠) → ran 𝐹𝑠))
2 cycsubg.x . . . . . 6 𝑋 = (Base‘𝐺)
3 cycsubg.t . . . . . 6 · = (.g𝐺)
4 cycsubg.f . . . . . 6 𝐹 = (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝑥 · 𝐴))
52, 3, 4cycsubgss 17829 . . . . 5 ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠) → ran 𝐹𝑠)
61, 5mpgbir 1874 . . . 4 ran 𝐹 {𝑠 ∣ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠)}
7 df-rab 3070 . . . . 5 {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} = {𝑠 ∣ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠)}
87inteqi 4615 . . . 4 {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} = {𝑠 ∣ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴𝑠)}
96, 8sseqtr4i 3787 . . 3 ran 𝐹 {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠}
109a1i 11 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → ran 𝐹 {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠})
112, 3, 4cycsubgcl 17828 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → (ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ ran 𝐹))
12 eleq2 2839 . . . . 5 (𝑠 = ran 𝐹 → (𝐴𝑠𝐴 ∈ ran 𝐹))
1312elrab 3515 . . . 4 (ran 𝐹 ∈ {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} ↔ (ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ ran 𝐹))
1411, 13sylibr 224 . . 3 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → ran 𝐹 ∈ {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠})
15 intss1 4626 . . 3 (ran 𝐹 ∈ {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} → {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} ⊆ ran 𝐹)
1614, 15syl 17 . 2 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠} ⊆ ran 𝐹)
1710, 16eqssd 3769 1 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → ran 𝐹 = {𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∣ 𝐴𝑠})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382   = wceq 1631  wcel 2145  {cab 2757  {crab 3065  wss 3723   cint 4611  cmpt 4863  ran crn 5250  cfv 6031  (class class class)co 6793  cz 11579  Basecbs 16064  Grpcgrp 17630  .gcmg 17748  SubGrpcsubg 17796
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1870  ax-4 1885  ax-5 1991  ax-6 2057  ax-7 2093  ax-8 2147  ax-9 2154  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2203  ax-13 2408  ax-ext 2751  ax-rep 4904  ax-sep 4915  ax-nul 4923  ax-pow 4974  ax-pr 5034  ax-un 7096  ax-inf2 8702  ax-cnex 10194  ax-resscn 10195  ax-1cn 10196  ax-icn 10197  ax-addcl 10198  ax-addrcl 10199  ax-mulcl 10200  ax-mulrcl 10201  ax-mulcom 10202  ax-addass 10203  ax-mulass 10204  ax-distr 10205  ax-i2m1 10206  ax-1ne0 10207  ax-1rid 10208  ax-rnegex 10209  ax-rrecex 10210  ax-cnre 10211  ax-pre-lttri 10212  ax-pre-lttrn 10213  ax-pre-ltadd 10214  ax-pre-mulgt0 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 837  df-3or 1072  df-3an 1073  df-tru 1634  df-ex 1853  df-nf 1858  df-sb 2050  df-eu 2622  df-mo 2623  df-clab 2758  df-cleq 2764  df-clel 2767  df-nfc 2902  df-ne 2944  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3353  df-sbc 3588  df-csb 3683  df-dif 3726  df-un 3728  df-in 3730  df-ss 3737  df-pss 3739  df-nul 4064  df-if 4226  df-pw 4299  df-sn 4317  df-pr 4319  df-tp 4321  df-op 4323  df-uni 4575  df-int 4612  df-iun 4656  df-br 4787  df-opab 4847  df-mpt 4864  df-tr 4887  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6754  df-ov 6796  df-oprab 6797  df-mpt2 6798  df-om 7213  df-1st 7315  df-2nd 7316  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-er 7896  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-pnf 10278  df-mnf 10279  df-xr 10280  df-ltxr 10281  df-le 10282  df-sub 10470  df-neg 10471  df-nn 11223  df-2 11281  df-n0 11495  df-z 11580  df-uz 11889  df-fz 12534  df-seq 13009  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-0g 16310  df-mgm 17450  df-sgrp 17492  df-mnd 17503  df-grp 17633  df-minusg 17634  df-mulg 17749  df-subg 17799
This theorem is referenced by:  cycsubg2  17839
  Copyright terms: Public domain W3C validator