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

Theorem eqgcpbl 17695
 Description: The subgroup coset equivalence relation is compatible with addition when the subgroup is normal. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
eqger.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
eqger.r = (𝐺 ~QG 𝑌)
eqgcpbl.p + = (+g𝐺)
Assertion
Ref Expression
eqgcpbl (𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → ((𝐴 𝐶𝐵 𝐷) → (𝐴 + 𝐵) (𝐶 + 𝐷)))

Proof of Theorem eqgcpbl
StepHypRef Expression
1 nsgsubg 17673 . . . . . 6 (𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑌 ∈ (SubGrp‘𝐺))
21adantr 480 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝑌 ∈ (SubGrp‘𝐺))
3 subgrcl 17646 . . . . 5 (𝑌 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
42, 3syl 17 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐺 ∈ Grp)
5 simprl 809 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐴 𝐶)
6 eqger.x . . . . . . . . 9 𝑋 = (Base‘𝐺)
76subgss 17642 . . . . . . . 8 (𝑌 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑌𝑋)
82, 7syl 17 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝑌𝑋)
9 eqid 2651 . . . . . . . 8 (invg𝐺) = (invg𝐺)
10 eqgcpbl.p . . . . . . . 8 + = (+g𝐺)
11 eqger.r . . . . . . . 8 = (𝐺 ~QG 𝑌)
126, 9, 10, 11eqgval 17690 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑌𝑋) → (𝐴 𝐶 ↔ (𝐴𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑌)))
134, 8, 12syl2anc 694 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐴 𝐶 ↔ (𝐴𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑌)))
145, 13mpbid 222 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐴𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑌))
1514simp1d 1093 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐴𝑋)
16 simprr 811 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐵 𝐷)
176, 9, 10, 11eqgval 17690 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑌𝑋) → (𝐵 𝐷 ↔ (𝐵𝑋𝐷𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌)))
184, 8, 17syl2anc 694 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐵 𝐷 ↔ (𝐵𝑋𝐷𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌)))
1916, 18mpbid 222 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐵𝑋𝐷𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌))
2019simp1d 1093 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐵𝑋)
216, 10grpcl 17477 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋𝐵𝑋) → (𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑋)
224, 15, 20, 21syl3anc 1366 . . 3 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑋)
2314simp2d 1094 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐶𝑋)
2419simp2d 1094 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝐷𝑋)
256, 10grpcl 17477 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐶𝑋𝐷𝑋) → (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋)
264, 23, 24, 25syl3anc 1366 . . 3 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋)
276, 10, 9grpinvadd 17540 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋𝐵𝑋) → ((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) = (((invg𝐺)‘𝐵) + ((invg𝐺)‘𝐴)))
284, 15, 20, 27syl3anc 1366 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) = (((invg𝐺)‘𝐵) + ((invg𝐺)‘𝐴)))
2928oveq1d 6705 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐶 + 𝐷)) = ((((invg𝐺)‘𝐵) + ((invg𝐺)‘𝐴)) + (𝐶 + 𝐷)))
306, 9grpinvcl 17514 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵𝑋) → ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋)
314, 20, 30syl2anc 694 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋)
326, 9grpinvcl 17514 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴𝑋) → ((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋)
334, 15, 32syl2anc 694 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋)
346, 10grpass 17478 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋 ∧ ((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋 ∧ (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐵) + ((invg𝐺)‘𝐴)) + (𝐶 + 𝐷)) = (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))))
354, 31, 33, 26, 34syl13anc 1368 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐵) + ((invg𝐺)‘𝐴)) + (𝐶 + 𝐷)) = (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))))
3629, 35eqtrd 2685 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐶 + 𝐷)) = (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))))
376, 10grpass 17478 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋𝐶𝑋𝐷𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + 𝐷) = (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)))
384, 33, 23, 24, 37syl13anc 1368 . . . . . . . 8 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + 𝐷) = (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)))
3938oveq1d 6705 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + 𝐷) + ((invg𝐺)‘𝐵)) = ((((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) + ((invg𝐺)‘𝐵)))
406, 10grpcl 17477 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋𝐶𝑋) → (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑋)
414, 33, 23, 40syl3anc 1366 . . . . . . . 8 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑋)
426, 10grpass 17478 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑋𝐷𝑋 ∧ ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋)) → (((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + 𝐷) + ((invg𝐺)‘𝐵)) = ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵))))
434, 41, 24, 31, 42syl13anc 1368 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + 𝐷) + ((invg𝐺)‘𝐵)) = ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵))))
4439, 43eqtr3d 2687 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) + ((invg𝐺)‘𝐵)) = ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵))))
4514simp3d 1095 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑌)
4619simp3d 1095 . . . . . . . 8 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌)
47 simpl 472 . . . . . . . . 9 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → 𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
486, 10nsgbi 17672 . . . . . . . . 9 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋𝐷𝑋) → ((((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌 ↔ (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌))
4947, 31, 24, 48syl3anc 1366 . . . . . . . 8 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐵) + 𝐷) ∈ 𝑌 ↔ (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌))
5046, 49mpbid 222 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌)
5110subgcl 17651 . . . . . . 7 ((𝑌 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) ∈ 𝑌 ∧ (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵))) ∈ 𝑌)
522, 45, 50, 51syl3anc 1366 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + 𝐶) + (𝐷 + ((invg𝐺)‘𝐵))) ∈ 𝑌)
5344, 52eqeltrd 2730 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌)
546, 10grpcl 17477 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((invg𝐺)‘𝐴) ∈ 𝑋 ∧ (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋) → (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑋)
554, 33, 26, 54syl3anc 1366 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑋)
566, 10nsgbi 17672 . . . . . 6 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑋 ∧ ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋) → (((((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌 ↔ (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))) ∈ 𝑌))
5747, 55, 31, 56syl3anc 1366 . . . . 5 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷)) + ((invg𝐺)‘𝐵)) ∈ 𝑌 ↔ (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))) ∈ 𝑌))
5853, 57mpbid 222 . . . 4 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘𝐵) + (((invg𝐺)‘𝐴) + (𝐶 + 𝐷))) ∈ 𝑌)
5936, 58eqeltrd 2730 . . 3 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑌)
606, 9, 10, 11eqgval 17690 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑌𝑋) → ((𝐴 + 𝐵) (𝐶 + 𝐷) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑋 ∧ (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑌)))
614, 8, 60syl2anc 694 . . 3 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → ((𝐴 + 𝐵) (𝐶 + 𝐷) ↔ ((𝐴 + 𝐵) ∈ 𝑋 ∧ (𝐶 + 𝐷) ∈ 𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘(𝐴 + 𝐵)) + (𝐶 + 𝐷)) ∈ 𝑌)))
6222, 26, 59, 61mpbir3and 1264 . 2 ((𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝐴 𝐶𝐵 𝐷)) → (𝐴 + 𝐵) (𝐶 + 𝐷))
6362ex 449 1 (𝑌 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → ((𝐴 𝐶𝐵 𝐷) → (𝐴 + 𝐵) (𝐶 + 𝐷)))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 196   ∧ wa 383   ∧ w3a 1054   = wceq 1523   ∈ wcel 2030   ⊆ wss 3607   class class class wbr 4685  ‘cfv 5926  (class class class)co 6690  Basecbs 15904  +gcplusg 15988  Grpcgrp 17469  invgcminusg 17470  SubGrpcsubg 17635  NrmSGrpcnsg 17636   ~QG cqg 17637 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-rep 4804  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051 This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-nn 11059  df-2 11117  df-ndx 15907  df-slot 15908  df-base 15910  df-sets 15911  df-ress 15912  df-plusg 16001  df-0g 16149  df-mgm 17289  df-sgrp 17331  df-mnd 17342  df-grp 17472  df-minusg 17473  df-subg 17638  df-nsg 17639  df-eqg 17640 This theorem is referenced by:  qusgrp  17696  qusadd  17698  qus1  19283
 Copyright terms: Public domain W3C validator