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

Theorem tgpconncomp 22136
Description: The identity component, the connected component containing the identity element, is a closed (conncompcld 21458) normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
tgpconncomp.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
tgpconncomp.z 0 = (0g𝐺)
tgpconncomp.j 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
tgpconncomp.s 𝑆 = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)}
Assertion
Ref Expression
tgpconncomp (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
Distinct variable groups:   𝑥, 0   𝑥,𝐽   𝑥,𝐺   𝑥,𝑋
Allowed substitution hint:   𝑆(𝑥)

Proof of Theorem tgpconncomp
Dummy variables 𝑦 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 tgpconncomp.s . . . . 5 𝑆 = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)}
2 ssrab2 3836 . . . . . 6 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋
3 sspwuni 4745 . . . . . 6 ({𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝑋)
42, 3mpbi 220 . . . . 5 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝑋
51, 4eqsstri 3784 . . . 4 𝑆𝑋
65a1i 11 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆𝑋)
7 tgpconncomp.j . . . . . 6 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
8 tgpconncomp.x . . . . . 6 𝑋 = (Base‘𝐺)
97, 8tgptopon 22106 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
10 tgpgrp 22102 . . . . . 6 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
11 tgpconncomp.z . . . . . . 7 0 = (0g𝐺)
128, 11grpidcl 17658 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 0𝑋)
1310, 12syl 17 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 0𝑋)
141conncompid 21455 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0𝑋) → 0𝑆)
159, 13, 14syl2anc 573 . . . 4 (𝐺 ∈ TopGrp → 0𝑆)
16 ne0i 4069 . . . 4 ( 0𝑆𝑆 ≠ ∅)
1715, 16syl 17 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ≠ ∅)
18 df-ima 5262 . . . . . . . 8 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆)
19 resmpt 5590 . . . . . . . . . 10 (𝑆𝑋 → ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)))
205, 19ax-mp 5 . . . . . . . . 9 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
2120rneqi 5490 . . . . . . . 8 ran ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
2218, 21eqtri 2793 . . . . . . 7 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
23 imassrn 5618 . . . . . . . . 9 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ ran (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
2410adantr 466 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 𝐺 ∈ Grp)
2524adantr 466 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → 𝐺 ∈ Grp)
266sselda 3752 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 𝑦𝑋)
2726adantr 466 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → 𝑦𝑋)
28 simpr 471 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → 𝑧𝑋)
29 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . 13 (-g𝐺) = (-g𝐺)
308, 29grpsubcl 17703 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋𝑧𝑋) → (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
3125, 27, 28, 30syl3anc 1476 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
32 eqid 2771 . . . . . . . . . . 11 (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) = (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
3331, 32fmptd 6527 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑋𝑋)
34 frn 6193 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑋𝑋 → ran (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑋)
3533, 34syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ran (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑋)
3623, 35syl5ss 3763 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋)
378, 11, 29grpsubid 17707 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋) → (𝑦(-g𝐺)𝑦) = 0 )
3824, 26, 37syl2anc 573 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑦(-g𝐺)𝑦) = 0 )
39 simpr 471 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 𝑦𝑆)
40 ovex 6823 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(-g𝐺)𝑦) ∈ V
41 eqid 2771 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) = (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧))
42 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑦 → (𝑦(-g𝐺)𝑧) = (𝑦(-g𝐺)𝑦))
4341, 42elrnmpt1s 5511 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦𝑆 ∧ (𝑦(-g𝐺)𝑦) ∈ V) → (𝑦(-g𝐺)𝑦) ∈ ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)))
4439, 40, 43sylancl 574 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑦(-g𝐺)𝑦) ∈ ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)))
4538, 44eqeltrrd 2851 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 0 ∈ ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)))
4645, 22syl6eleqr 2861 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 0 ∈ ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆))
47 eqid 2771 . . . . . . . . 9 𝐽 = 𝐽
48 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . . . 15 (+g𝐺) = (+g𝐺)
49 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . . . 15 (invg𝐺) = (invg𝐺)
508, 48, 49, 29grpsubval 17673 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦𝑋𝑧𝑋) → (𝑦(-g𝐺)𝑧) = (𝑦(+g𝐺)((invg𝐺)‘𝑧)))
5126, 50sylan 569 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → (𝑦(-g𝐺)𝑧) = (𝑦(+g𝐺)((invg𝐺)‘𝑧)))
5251mpteq2dva 4878 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) = (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)((invg𝐺)‘𝑧))))
538, 49grpinvcl 17675 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑧𝑋) → ((invg𝐺)‘𝑧) ∈ 𝑋)
5424, 53sylan 569 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) ∧ 𝑧𝑋) → ((invg𝐺)‘𝑧) ∈ 𝑋)
558, 49grpinvf 17674 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺 ∈ Grp → (invg𝐺):𝑋𝑋)
5610, 55syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg𝐺):𝑋𝑋)
5756adantr 466 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (invg𝐺):𝑋𝑋)
5857feqmptd 6391 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (invg𝐺) = (𝑧𝑋 ↦ ((invg𝐺)‘𝑧)))
59 eqidd 2772 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) = (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)))
60 oveq2 6801 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = ((invg𝐺)‘𝑧) → (𝑦(+g𝐺)𝑤) = (𝑦(+g𝐺)((invg𝐺)‘𝑧)))
6154, 58, 59, 60fmptco 6539 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ((𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∘ (invg𝐺)) = (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)((invg𝐺)‘𝑧))))
6252, 61eqtr4d 2808 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) = ((𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∘ (invg𝐺)))
637, 49grpinvhmeo 22110 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6463adantr 466 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (invg𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
65 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) = (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤))
6665, 8, 48, 7tgplacthmeo 22127 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑋) → (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6726, 66syldan 579 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
68 hmeoco 21796 . . . . . . . . . . . 12 (((invg𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽) ∧ (𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽)) → ((𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∘ (invg𝐺)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6964, 67, 68syl2anc 573 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ((𝑤𝑋 ↦ (𝑦(+g𝐺)𝑤)) ∘ (invg𝐺)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
7062, 69eqeltrd 2850 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
71 hmeocn 21784 . . . . . . . . . 10 ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽 Cn 𝐽))
7270, 71syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽 Cn 𝐽))
73 toponuni 20939 . . . . . . . . . . . 12 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = 𝐽)
749, 73syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑋 = 𝐽)
7574adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 𝑋 = 𝐽)
765, 75syl5sseq 3802 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → 𝑆 𝐽)
771conncompconn 21456 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0𝑋) → (𝐽t 𝑆) ∈ Conn)
789, 13, 77syl2anc 573 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ TopGrp → (𝐽t 𝑆) ∈ Conn)
7978adantr 466 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝐽t 𝑆) ∈ Conn)
8047, 72, 76, 79connima 21449 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝐽t ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn)
811conncompss 21457 . . . . . . . 8 ((((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋0 ∈ ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ∧ (𝐽t ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn) → ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑆)
8236, 46, 80, 81syl3anc 1476 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ((𝑧𝑋 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑆)
8322, 82syl5eqssr 3799 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
84 ovex 6823 . . . . . . . 8 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ V
8584, 41fnmpti 6162 . . . . . . 7 (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) Fn 𝑆
86 df-f 6035 . . . . . . 7 ((𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑆𝑆 ↔ ((𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) Fn 𝑆 ∧ ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆))
8785, 86mpbiran 688 . . . . . 6 ((𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑆𝑆 ↔ ran (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
8883, 87sylibr 224 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑆𝑆)
8941fmpt 6523 . . . . 5 (∀𝑧𝑆 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧𝑆 ↦ (𝑦(-g𝐺)𝑧)):𝑆𝑆)
9088, 89sylibr 224 . . . 4 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦𝑆) → ∀𝑧𝑆 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
9190ralrimiva 3115 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦𝑆𝑧𝑆 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
928, 29issubg4 17821 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ (𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑦𝑆𝑧𝑆 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
9310, 92syl 17 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ (𝑆𝑋𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑦𝑆𝑧𝑆 (𝑦(-g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
946, 17, 91, 93mpbir3and 1427 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
9510adantr 466 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝐺 ∈ Grp)
96 eqid 2771 . . . . . . . . . . 11 (oppg𝐺) = (oppg𝐺)
9796, 49oppginv 17996 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → (invg𝐺) = (invg‘(oppg𝐺)))
9895, 97syl 17 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (invg𝐺) = (invg‘(oppg𝐺)))
9998fveq1d 6334 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦)) = ((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦)))
100 simprll 764 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝑦𝑋)
1018, 49grpinvinv 17690 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋) → ((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
10295, 100, 101syl2anc 573 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
10399, 102eqtr3d 2807 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
104103oveq1d 6808 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) = (𝑦(+g‘(oppg𝐺))𝑧))
105 eqid 2771 . . . . . . 7 (+g‘(oppg𝐺)) = (+g‘(oppg𝐺))
10648, 96, 105oppgplus 17986 . . . . . 6 (𝑦(+g‘(oppg𝐺))𝑧) = (𝑧(+g𝐺)𝑦)
107104, 106syl6eq 2821 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) = (𝑧(+g𝐺)𝑦))
1088, 49grpinvcl 17675 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦𝑋) → ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
10995, 100, 108syl2anc 573 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
110 simprlr 765 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝑧𝑋)
111102oveq1d 6808 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g𝐺)𝑧) = (𝑦(+g𝐺)𝑧))
112 simprr 756 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
113111, 112eqeltrd 2850 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
114 eqid 2771 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
1158, 49, 48, 114eqgval 17851 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑆𝑋) → (((invg𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋𝑧𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
11695, 5, 115sylancl 574 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋𝑧𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
117109, 110, 113, 116mpbir3and 1427 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
1188, 11, 7, 1, 114tgpconncompeqg 22135 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋) → [((invg𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)})
119109, 118syldan 579 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)})
12096oppgtgp 22122 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (oppg𝐺) ∈ TopGrp)
121120adantr 466 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (oppg𝐺) ∈ TopGrp)
12296, 8oppgbas 17988 . . . . . . . . . . . . 13 𝑋 = (Base‘(oppg𝐺))
12396, 11oppgid 17993 . . . . . . . . . . . . 13 0 = (0g‘(oppg𝐺))
12496, 7oppgtopn 17990 . . . . . . . . . . . . 13 𝐽 = (TopOpen‘(oppg𝐺))
125 eqid 2771 . . . . . . . . . . . . 13 ((oppg𝐺) ~QG 𝑆) = ((oppg𝐺) ~QG 𝑆)
126122, 123, 124, 1, 125tgpconncompeqg 22135 . . . . . . . . . . . 12 (((oppg𝐺) ∈ TopGrp ∧ ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋) → [((invg𝐺)‘𝑦)]((oppg𝐺) ~QG 𝑆) = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)})
127121, 109, 126syl2anc 573 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg𝐺)‘𝑦)]((oppg𝐺) ~QG 𝑆) = {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽t 𝑥) ∈ Conn)})
128119, 127eqtr4d 2808 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = [((invg𝐺)‘𝑦)]((oppg𝐺) ~QG 𝑆))
129128eleq2d 2836 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑧 ∈ [((invg𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ 𝑧 ∈ [((invg𝐺)‘𝑦)]((oppg𝐺) ~QG 𝑆)))
130 vex 3354 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
131 fvex 6342 . . . . . . . . . 10 ((invg𝐺)‘𝑦) ∈ V
132130, 131elec 7938 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ ((invg𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
133130, 131elec 7938 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg𝐺)‘𝑦)]((oppg𝐺) ~QG 𝑆) ↔ ((invg𝐺)‘𝑦)((oppg𝐺) ~QG 𝑆)𝑧)
134129, 132, 1333bitr3g 302 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ ((invg𝐺)‘𝑦)((oppg𝐺) ~QG 𝑆)𝑧))
135117, 134mpbid 222 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg𝐺)‘𝑦)((oppg𝐺) ~QG 𝑆)𝑧)
136 eqid 2771 . . . . . . . . 9 (invg‘(oppg𝐺)) = (invg‘(oppg𝐺))
137122, 136, 105, 125eqgval 17851 . . . . . . . 8 (((oppg𝐺) ∈ TopGrp ∧ 𝑆𝑋) → (((invg𝐺)‘𝑦)((oppg𝐺) ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋𝑧𝑋 ∧ (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)))
138121, 5, 137sylancl 574 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘𝑦)((oppg𝐺) ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋𝑧𝑋 ∧ (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)))
139135, 138mpbid 222 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋𝑧𝑋 ∧ (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) ∈ 𝑆))
140139simp3d 1138 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg𝐺))‘((invg𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)
141107, 140eqeltrrd 2851 . . . 4 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦𝑋𝑧𝑋) ∧ (𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑧(+g𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)
142141expr 444 . . 3 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ (𝑦𝑋𝑧𝑋)) → ((𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
143142ralrimivva 3120 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
1448, 48isnsg2 17832 . 2 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ ∀𝑦𝑋𝑧𝑋 ((𝑦(+g𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)))
14594, 143, 144sylanbrc 572 1 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 382  w3a 1071   = wceq 1631  wcel 2145  wne 2943  wral 3061  {crab 3065  Vcvv 3351  wss 3723  c0 4063  𝒫 cpw 4297   cuni 4574   class class class wbr 4786  cmpt 4863  ran crn 5250  cres 5251  cima 5252  ccom 5253   Fn wfn 6026  wf 6027  cfv 6031  (class class class)co 6793  [cec 7894  Basecbs 16064  +gcplusg 16149  t crest 16289  TopOpenctopn 16290  0gc0g 16308  Grpcgrp 17630  invgcminusg 17631  -gcsg 17632  SubGrpcsubg 17796  NrmSGrpcnsg 17797   ~QG cqg 17798  oppgcoppg 17982  TopOnctopon 20935   Cn ccn 21249  Conncconn 21435  Homeochmeo 21777  TopGrpctgp 22095
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-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 835  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-tpos 7504  df-wrecs 7559  df-recs 7621  df-rdg 7659  df-oadd 7717  df-er 7896  df-ec 7898  df-map 8011  df-en 8110  df-dom 8111  df-sdom 8112  df-fin 8113  df-fi 8473  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-3 11282  df-4 11283  df-5 11284  df-6 11285  df-7 11286  df-8 11287  df-9 11288  df-ndx 16067  df-slot 16068  df-base 16070  df-sets 16071  df-ress 16072  df-plusg 16162  df-tset 16168  df-rest 16291  df-topn 16292  df-0g 16310  df-topgen 16312  df-plusf 17449  df-mgm 17450  df-sgrp 17492  df-mnd 17503  df-grp 17633  df-minusg 17634  df-sbg 17635  df-subg 17799  df-nsg 17800  df-eqg 17801  df-oppg 17983  df-top 20919  df-topon 20936  df-topsp 20958  df-bases 20971  df-cld 21044  df-cn 21252  df-cnp 21253  df-conn 21436  df-tx 21586  df-hmeo 21779  df-tmd 22096  df-tgp 22097
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator