Theorem qusker 30918

Description: The kernel of a quotient map. (Contributed by Thierry Arnoux, 20-May-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
qusker.b	⊢ 𝑉 = (Base‘𝑀)
qusker.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ [𝑥](𝑀 ~QG 𝐺))
qusker.n	⊢ 𝑁 = (𝑀 /s (𝑀 ~QG 𝐺))
qusker.1	⊢ 0 = (0g‘𝑁)

Assertion

Ref	Expression
qusker	⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → (◡𝐹 “ { 0 }) = 𝐺)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐺   𝑥,𝑀   𝑥,𝑉

Allowed substitution hints:   𝐹(𝑥)   𝑁(𝑥)   0 (𝑥)

Proof of Theorem qusker

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qusker.n	. . . . 5 ⊢ 𝑁 = (𝑀 /s (𝑀 ~QG 𝐺))
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝑁 = (𝑀 /s (𝑀 ~QG 𝐺)))
3		qusker.b	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = (Base‘𝑀)
4	3	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝑉 = (Base‘𝑀))
5		qusker.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑉 ↦ [𝑥](𝑀 ~QG 𝐺))
6		ovex 7189	. . . . 5 ⊢ (𝑀 ~QG 𝐺) ∈ V
7	6	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → (𝑀 ~QG 𝐺) ∈ V)
8		nsgsubg 18310	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝐺 ∈ (SubGrp‘𝑀))
9		subgrcl 18284	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ (SubGrp‘𝑀) → 𝑀 ∈ Grp)
10	8, 9	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝑀 ∈ Grp)
11	2, 4, 5, 7, 10	quslem 16816	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝐹:𝑉–onto→(𝑉 / (𝑀 ~QG 𝐺)))
12		fofn 6592	. . 3 ⊢ (𝐹:𝑉–onto→(𝑉 / (𝑀 ~QG 𝐺)) → 𝐹 Fn 𝑉)
13		fniniseg2 6832	. . 3 ⊢ (𝐹 Fn 𝑉 → (◡𝐹 “ { 0 }) = {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ (𝐹‘𝑦) = 0 })
14	11, 12, 13	3syl 18	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → (◡𝐹 “ { 0 }) = {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ (𝐹‘𝑦) = 0 })
15		eqid 2821	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝑀) = (0g‘𝑀)
16	1, 15	qus0 18338	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → [(0g‘𝑀)](𝑀 ~QG 𝐺) = (0g‘𝑁))
17		qusker.1	. . . . . 6 ⊢ 0 = (0g‘𝑁)
18	16, 17	syl6reqr 2875	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 0 = [(0g‘𝑀)](𝑀 ~QG 𝐺))
19		eceq1 8327	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 𝑦 → [𝑥](𝑀 ~QG 𝐺) = [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺))
20		ecexg 8293	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ~QG 𝐺) ∈ V → [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺) ∈ V)
21	6, 20	ax-mp 5	. . . . . 6 ⊢ [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺) ∈ V
22	19, 5, 21	fvmpt 6768	. . . . 5 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑉 → (𝐹‘𝑦) = [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺))
23	18, 22	eqeqan12d 2838	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ( 0 = (𝐹‘𝑦) ↔ [(0g‘𝑀)](𝑀 ~QG 𝐺) = [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺)))
24		eqcom 2828	. . . . 5 ⊢ ( 0 = (𝐹‘𝑦) ↔ (𝐹‘𝑦) = 0 )
25	24	a1i 11	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ( 0 = (𝐹‘𝑦) ↔ (𝐹‘𝑦) = 0 ))
26		simpl 485	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → 𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀))
27		simpr 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → 𝑦 ∈ 𝑉)
28	3, 15	grpidcl 18131	. . . . . . 7 ⊢ (𝑀 ∈ Grp → (0g‘𝑀) ∈ 𝑉)
29	26, 10, 28	3syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (0g‘𝑀) ∈ 𝑉)
30	3	subgss 18280	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝐺 ∈ (SubGrp‘𝑀) → 𝐺 ⊆ 𝑉)
31	8, 30	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → 𝐺 ⊆ 𝑉)
32		eqid 2821	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (invg‘𝑀) = (invg‘𝑀)
33		eqid 2821	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
34		eqid 2821	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ~QG 𝐺) = (𝑀 ~QG 𝐺)
35	3, 32, 33, 34	eqgval 18329	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ Grp ∧ 𝐺 ⊆ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺)))
36	10, 31, 35	syl2anc 586	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺)))
37	36	adantr 483	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺)))
38		df-3an 1085	. . . . . . . . 9 ⊢ (((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺) ↔ (((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺))
39	38	biancomi 465	. . . . . . . 8 ⊢ (((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉 ∧ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺) ↔ ((((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺 ∧ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)))
40	37, 39	syl6bb 289	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ ((((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺 ∧ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉))))
41	40	rbaibd 543	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) ∧ ((0g‘𝑀) ∈ 𝑉 ∧ 𝑦 ∈ 𝑉)) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺))
42	26, 27, 29, 27, 41	syl22anc 836	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺))
43	3, 34	eqger 18330	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ (SubGrp‘𝑀) → (𝑀 ~QG 𝐺) Er 𝑉)
44	8, 43	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → (𝑀 ~QG 𝐺) Er 𝑉)
45	44	adantr 483	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (𝑀 ~QG 𝐺) Er 𝑉)
46	45, 27	erth2 8339	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(𝑀 ~QG 𝐺)𝑦 ↔ [(0g‘𝑀)](𝑀 ~QG 𝐺) = [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺)))
47	15, 32	grpinvid 18160	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∈ Grp → ((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀)) = (0g‘𝑀))
48	26, 10, 47	3syl 18	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀)) = (0g‘𝑀))
49	48	oveq1d 7171	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) = ((0g‘𝑀)(+g‘𝑀)𝑦))
50	3, 33, 15	grplid 18133	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(+g‘𝑀)𝑦) = 𝑦)
51	10, 50	sylan 582	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((0g‘𝑀)(+g‘𝑀)𝑦) = 𝑦)
52	49, 51	eqtrd 2856	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → (((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) = 𝑦)
53	52	eleq1d 2897	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((((invg‘𝑀)‘(0g‘𝑀))(+g‘𝑀)𝑦) ∈ 𝐺 ↔ 𝑦 ∈ 𝐺))
54	42, 46, 53	3bitr3d 311	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ([(0g‘𝑀)](𝑀 ~QG 𝐺) = [𝑦](𝑀 ~QG 𝐺) ↔ 𝑦 ∈ 𝐺))
55	23, 25, 54	3bitr3d 311	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) ∧ 𝑦 ∈ 𝑉) → ((𝐹‘𝑦) = 0 ↔ 𝑦 ∈ 𝐺))
56	55	rabbidva 3478	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ (𝐹‘𝑦) = 0 } = {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ 𝑦 ∈ 𝐺})
57		dfss7 4217	. . 3 ⊢ (𝐺 ⊆ 𝑉 ↔ {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ 𝑦 ∈ 𝐺} = 𝐺)
58	31, 57	sylib 220	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → {𝑦 ∈ 𝑉 ∣ 𝑦 ∈ 𝐺} = 𝐺)
59	14, 56, 58	3eqtrd 2860	1 ⊢ (𝐺 ∈ (NrmSGrp‘𝑀) → (◡𝐹 “ { 0 }) = 𝐺)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 398   ∧ w3a 1083   = wceq 1537   ∈ wcel 2114  {crab 3142  Vcvv 3494   ⊆ wss 3936  {csn 4567   class class class wbr 5066   ↦ cmpt 5146  ^◡ccnv 5554   “ cima 5558   Fn wfn 6350  –onto→wfo 6353  ‘cfv 6355  (class class class)co 7156   Er wer 8286  [cec 8287   / cqs 8288  Basecbs 16483  +_gcplusg 16565  0_gc0g 16713   /_s cqus 16778  Grpcgrp 18103  inv_gcminusg 18104  SubGrpcsubg 18273  NrmSGrpcnsg 18274   ~_QG cqg 18275

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2177  ax-ext 2793  ax-rep 5190  ax-sep 5203  ax-nul 5210  ax-pow 5266  ax-pr 5330  ax-un 7461  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1540  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2654  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-nel 3124  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rmo 3146  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3773  df-csb 3884  df-dif 3939  df-un 3941  df-in 3943  df-ss 3952  df-pss 3954  df-nul 4292  df-if 4468  df-pw 4541  df-sn 4568  df-pr 4570  df-tp 4572  df-op 4574  df-uni 4839  df-int 4877  df-iun 4921  df-br 5067  df-opab 5129  df-mpt 5147  df-tr 5173  df-id 5460  df-eprel 5465  df-po 5474  df-so 5475  df-fr 5514  df-we 5516  df-xp 5561  df-rel 5562  df-cnv 5563  df-co 5564  df-dm 5565  df-rn 5566  df-res 5567  df-ima 5568  df-pred 6148  df-ord 6194  df-on 6195  df-lim 6196  df-suc 6197  df-iota 6314  df-fun 6357  df-fn 6358  df-f 6359  df-f1 6360  df-fo 6361  df-f1o 6362  df-fv 6363  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-om 7581  df-1st 7689  df-2nd 7690  df-wrecs 7947  df-recs 8008  df-rdg 8046  df-1o 8102  df-oadd 8106  df-er 8289  df-ec 8291  df-qs 8295  df-en 8510  df-dom 8511  df-sdom 8512  df-fin 8513  df-sup 8906  df-inf 8907  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-nn 11639  df-2 11701  df-3 11702  df-4 11703  df-5 11704  df-6 11705  df-7 11706  df-8 11707  df-9 11708  df-n0 11899  df-z 11983  df-dec 12100  df-uz 12245  df-fz 12894  df-struct 16485  df-ndx 16486  df-slot 16487  df-base 16489  df-sets 16490  df-ress 16491  df-plusg 16578  df-mulr 16579  df-sca 16581  df-vsca 16582  df-ip 16583  df-tset 16584  df-ple 16585  df-ds 16587  df-0g 16715  df-imas 16781  df-qus 16782  df-mgm 17852  df-sgrp 17901  df-mnd 17912  df-grp 18106  df-minusg 18107  df-subg 18276  df-nsg 18277  df-eqg 18278

This theorem is referenced by:  qusdimsum  31024