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

Theorem imasgrp 17300
Description: The image structure of a group is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 5-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
imasgrp.u (𝜑𝑈 = (𝐹s 𝑅))
imasgrp.v (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
imasgrp.p (𝜑+ = (+g𝑅))
imasgrp.f (𝜑𝐹:𝑉onto𝐵)
imasgrp.e ((𝜑 ∧ (𝑎𝑉𝑏𝑉) ∧ (𝑝𝑉𝑞𝑉)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑝) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
imasgrp.r (𝜑𝑅 ∈ Grp)
imasgrp.z 0 = (0g𝑅)
Assertion
Ref Expression
imasgrp (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ (𝐹0 ) = (0g𝑈)))
Distinct variable groups:   𝑞,𝑝,𝐵   𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝜑   𝑅,𝑝,𝑞   𝐹,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   + ,𝑝,𝑞   𝑈,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   𝑉,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   0 ,𝑝,𝑞
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑎,𝑏)   + (𝑎,𝑏)   𝑅(𝑎,𝑏)   0 (𝑎,𝑏)

Proof of Theorem imasgrp
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 imasgrp.u . 2 (𝜑𝑈 = (𝐹s 𝑅))
2 imasgrp.v . 2 (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
3 imasgrp.p . 2 (𝜑+ = (+g𝑅))
4 imasgrp.f . 2 (𝜑𝐹:𝑉onto𝐵)
5 imasgrp.e . 2 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑉𝑏𝑉) ∧ (𝑝𝑉𝑞𝑉)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑝) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
6 imasgrp.r . 2 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
763ad2ant1 1074 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑅 ∈ Grp)
8 simp2 1054 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑥𝑉)
923ad2ant1 1074 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
108, 9eleqtrd 2689 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
11 simp3 1055 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑦𝑉)
1211, 9eleqtrd 2689 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
13 eqid 2609 . . . . 5 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
14 eqid 2609 . . . . 5 (+g𝑅) = (+g𝑅)
1513, 14grpcl 17199 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑥(+g𝑅)𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
167, 10, 12, 15syl3anc 1317 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥(+g𝑅)𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
1733ad2ant1 1074 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → + = (+g𝑅))
1817oveqd 6544 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g𝑅)𝑦))
1916, 18, 93eltr4d 2702 . 2 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
206adantr 479 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑅 ∈ Grp)
21103adant3r3 1267 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
22123adant3r3 1267 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
23 simpr3 1061 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧𝑉)
242adantr 479 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
2523, 24eleqtrd 2689 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧 ∈ (Base‘𝑅))
2613, 14grpass 17200 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
2720, 21, 22, 25, 26syl13anc 1319 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
283adantr 479 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → + = (+g𝑅))
29183adant3r3 1267 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g𝑅)𝑦))
30 eqidd 2610 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧 = 𝑧)
3128, 29, 30oveq123d 6548 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧))
32 eqidd 2610 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑥 = 𝑥)
3328oveqd 6544 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑦 + 𝑧) = (𝑦(+g𝑅)𝑧))
3428, 32, 33oveq123d 6548 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
3527, 31, 343eqtr4d 2653 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
3635fveq2d 6092 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝐹‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))))
37 imasgrp.z . . . . 5 0 = (0g𝑅)
3813, 37grpidcl 17219 . . . 4 (𝑅 ∈ Grp → 0 ∈ (Base‘𝑅))
396, 38syl 17 . . 3 (𝜑0 ∈ (Base‘𝑅))
4039, 2eleqtrrd 2690 . 2 (𝜑0𝑉)
413adantr 479 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → + = (+g𝑅))
4241oveqd 6544 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) = ( 0 (+g𝑅)𝑥))
436adantr 479 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑅 ∈ Grp)
442eleq2d 2672 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥𝑉𝑥 ∈ (Base‘𝑅)))
4544biimpa 499 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
4613, 14, 37grplid 17221 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → ( 0 (+g𝑅)𝑥) = 𝑥)
4743, 45, 46syl2anc 690 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 (+g𝑅)𝑥) = 𝑥)
4842, 47eqtrd 2643 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) = 𝑥)
4948fveq2d 6092 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝐹‘( 0 + 𝑥)) = (𝐹𝑥))
50 eqid 2609 . . . . 5 (invg𝑅) = (invg𝑅)
5113, 50grpinvcl 17236 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
5243, 45, 51syl2anc 690 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
532adantr 479 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
5452, 53eleqtrrd 2690 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ 𝑉)
5541oveqd 6544 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥) = (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥))
5613, 14, 37, 50grplinv 17237 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥) = 0 )
5743, 45, 56syl2anc 690 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥) = 0 )
5855, 57eqtrd 2643 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥) = 0 )
5958fveq2d 6092 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝐹‘(((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥)) = (𝐹0 ))
601, 2, 3, 4, 5, 6, 19, 36, 40, 49, 54, 59imasgrp2 17299 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ (𝐹0 ) = (0g𝑈)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 382  w3a 1030   = wceq 1474  wcel 1976  ontowfo 5788  cfv 5790  (class class class)co 6527  Basecbs 15641  +gcplusg 15714  0gc0g 15869  s cimas 15933  Grpcgrp 17191  invgcminusg 17192
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1712  ax-4 1727  ax-5 1826  ax-6 1874  ax-7 1921  ax-8 1978  ax-9 1985  ax-10 2005  ax-11 2020  ax-12 2032  ax-13 2232  ax-ext 2589  ax-rep 4693  ax-sep 4703  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6824  ax-cnex 9848  ax-resscn 9849  ax-1cn 9850  ax-icn 9851  ax-addcl 9852  ax-addrcl 9853  ax-mulcl 9854  ax-mulrcl 9855  ax-mulcom 9856  ax-addass 9857  ax-mulass 9858  ax-distr 9859  ax-i2m1 9860  ax-1ne0 9861  ax-1rid 9862  ax-rnegex 9863  ax-rrecex 9864  ax-cnre 9865  ax-pre-lttri 9866  ax-pre-lttrn 9867  ax-pre-ltadd 9868  ax-pre-mulgt0 9869
This theorem depends on definitions:  df-bi 195  df-or 383  df-an 384  df-3or 1031  df-3an 1032  df-tru 1477  df-ex 1695  df-nf 1700  df-sb 1867  df-eu 2461  df-mo 2462  df-clab 2596  df-cleq 2602  df-clel 2605  df-nfc 2739  df-ne 2781  df-nel 2782  df-ral 2900  df-rex 2901  df-reu 2902  df-rmo 2903  df-rab 2904  df-v 3174  df-sbc 3402  df-csb 3499  df-dif 3542  df-un 3544  df-in 3546  df-ss 3553  df-pss 3555  df-nul 3874  df-if 4036  df-pw 4109  df-sn 4125  df-pr 4127  df-tp 4129  df-op 4131  df-uni 4367  df-int 4405  df-iun 4451  df-br 4578  df-opab 4638  df-mpt 4639  df-tr 4675  df-eprel 4939  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-we 4989  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-pred 5583  df-ord 5629  df-on 5630  df-lim 5631  df-suc 5632  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-om 6935  df-1st 7036  df-2nd 7037  df-wrecs 7271  df-recs 7332  df-rdg 7370  df-1o 7424  df-oadd 7428  df-er 7606  df-en 7819  df-dom 7820  df-sdom 7821  df-fin 7822  df-sup 8208  df-inf 8209  df-pnf 9932  df-mnf 9933  df-xr 9934  df-ltxr 9935  df-le 9936  df-sub 10119  df-neg 10120  df-nn 10868  df-2 10926  df-3 10927  df-4 10928  df-5 10929  df-6 10930  df-7 10931  df-8 10932  df-9 10933  df-n0 11140  df-z 11211  df-dec 11326  df-uz 11520  df-fz 12153  df-struct 15643  df-ndx 15644  df-slot 15645  df-base 15646  df-plusg 15727  df-mulr 15728  df-sca 15730  df-vsca 15731  df-ip 15732  df-tset 15733  df-ple 15734  df-ds 15737  df-0g 15871  df-imas 15937  df-mgm 17011  df-sgrp 17053  df-mnd 17064  df-grp 17194  df-minusg 17195
This theorem is referenced by:  imasgrpf1  17301  imasring  18388  imasgim  36491
  Copyright terms: Public domain W3C validator