Theorem eqgcpbl 13878

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	|- .+ = ( +g ` G )

Assertion

Ref	Expression
eqgcpbl	|- ( Y e. (NrmSGrp ` G ) -> ( ( A .~ C /\ B .~ D ) -> ( A .+ B ) .~ ( C .+ D ) ) )

Proof of Theorem eqgcpbl

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nsgsubg 13855	. . . . . 6 |- ( Y e. (NrmSGrp ` G ) -> Y e. (SubGrp ` G ) )
2	1	adantr 276	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> Y e. (SubGrp ` G ) )
3		subgrcl 13829	. . . . 5 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> G e. Grp )
4	2, 3	syl 14	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> G e. Grp )
5		simprl 531	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> A .~ C )
6		eqger.x	. . . . . . . . 9 |- X = ( Base ` G )
7	6	subgss 13824	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> Y C_ X )
8	2, 7	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> Y C_ X )
9		eqid 2231	. . . . . . . 8 |- ( invg ` G ) = ( invg ` G )
10		eqgcpbl.p	. . . . . . . 8 |- .+ = ( +g ` G )
11		eqger.r	. . . . . . . 8 |- .~ = ( G ~QG Y )
12	6, 9, 10, 11	eqgval 13873	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ Y C_ X ) -> ( A .~ C <-> ( A e. X /\ C e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. Y ) ) )
13	4, 8, 12	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( A .~ C <-> ( A e. X /\ C e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. Y ) ) )
14	5, 13	mpbid 147	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( A e. X /\ C e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. Y ) )
15	14	simp1d 1036	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> A e. X )
16		simprr 533	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> B .~ D )
17	6, 9, 10, 11	eqgval 13873	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ Y C_ X ) -> ( B .~ D <-> ( B e. X /\ D e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y ) ) )
18	4, 8, 17	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( B .~ D <-> ( B e. X /\ D e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y ) ) )
19	16, 18	mpbid 147	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( B e. X /\ D e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y ) )
20	19	simp1d 1036	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> B e. X )
21	6, 10	grpcl 13654	. . . 4 |- ( ( G e. Grp /\ A e. X /\ B e. X ) -> ( A .+ B ) e. X )
22	4, 15, 20, 21	syl3anc 1274	. . 3 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( A .+ B ) e. X )
23	14	simp2d 1037	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> C e. X )
24	19	simp2d 1037	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> D e. X )
25	6, 10	grpcl 13654	. . . 4 |- ( ( G e. Grp /\ C e. X /\ D e. X ) -> ( C .+ D ) e. X )
26	4, 23, 24, 25	syl3anc 1274	. . 3 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( C .+ D ) e. X )
27	6, 10, 9	grpinvadd 13724	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ A e. X /\ B e. X ) -> ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) = ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( invg ` G ) ` A ) ) )
28	4, 15, 20, 27	syl3anc 1274	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) = ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( invg ` G ) ` A ) ) )
29	28	oveq1d 6043	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) .+ ( C .+ D ) ) = ( ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( invg ` G ) ` A ) ) .+ ( C .+ D ) ) )
30	6, 9	grpinvcl 13694	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ B e. X ) -> ( ( invg ` G ) ` B ) e. X )
31	4, 20, 30	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( invg ` G ) ` B ) e. X )
32	6, 9	grpinvcl 13694	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ A e. X ) -> ( ( invg ` G ) ` A ) e. X )
33	4, 15, 32	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( invg ` G ) ` A ) e. X )
34	6, 10	grpass 13655	. . . . . 6 |- ( ( G e. Grp /\ ( ( ( invg ` G ) ` B ) e. X /\ ( ( invg ` G ) ` A ) e. X /\ ( C .+ D ) e. X ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( invg ` G ) ` A ) ) .+ ( C .+ D ) ) = ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) )
35	4, 31, 33, 26, 34	syl13anc 1276	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( invg ` G ) ` A ) ) .+ ( C .+ D ) ) = ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) )
36	29, 35	eqtrd 2264	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) .+ ( C .+ D ) ) = ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) )
37	6, 10	grpass 13655	. . . . . . . . 9 |- ( ( G e. Grp /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) e. X /\ C e. X /\ D e. X ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ D ) = ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) )
38	4, 33, 23, 24, 37	syl13anc 1276	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ D ) = ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) )
39	38	oveq1d 6043	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ D ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) = ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) )
40	6, 10	grpcl 13654	. . . . . . . . 9 |- ( ( G e. Grp /\ ( ( invg ` G ) ` A ) e. X /\ C e. X ) -> ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. X )
41	4, 33, 23, 40	syl3anc 1274	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. X )
42	6, 10	grpass 13655	. . . . . . . 8 |- ( ( G e. Grp /\ ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. X /\ D e. X /\ ( ( invg ` G ) ` B ) e. X ) ) -> ( ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ D ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) = ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) ) )
43	4, 41, 24, 31, 42	syl13anc 1276	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ D ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) = ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) ) )
44	39, 43	eqtr3d 2266	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) = ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) ) )
45	14	simp3d 1038	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. Y )
46	19	simp3d 1038	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y )
47		simpl 109	. . . . . . . . 9 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> Y e. (NrmSGrp ` G ) )
48	6, 10	nsgbi 13854	. . . . . . . . 9 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( ( invg ` G ) ` B ) e. X /\ D e. X ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y <-> ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y ) )
49	47, 31, 24, 48	syl3anc 1274	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ D ) e. Y <-> ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y ) )
50	46, 49	mpbid 147	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y )
51	10	subgcl 13834	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) e. Y /\ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) ) e. Y )
52	2, 45, 50, 51	syl3anc 1274	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ C ) .+ ( D .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) ) e. Y )
53	44, 52	eqeltrd 2308	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y )
54	6, 10	grpcl 13654	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ ( ( invg ` G ) ` A ) e. X /\ ( C .+ D ) e. X ) -> ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) e. X )
55	4, 33, 26, 54	syl3anc 1274	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) e. X )
56	6, 10	nsgbi 13854	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) e. X /\ ( ( invg ` G ) ` B ) e. X ) -> ( ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y <-> ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) e. Y ) )
57	47, 55, 31, 56	syl3anc 1274	. . . . 5 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) .+ ( ( invg ` G ) ` B ) ) e. Y <-> ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) e. Y ) )
58	53, 57	mpbid 147	. . . 4 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` B ) .+ ( ( ( invg ` G ) ` A ) .+ ( C .+ D ) ) ) e. Y )
59	36, 58	eqeltrd 2308	. . 3 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) .+ ( C .+ D ) ) e. Y )
60	6, 9, 10, 11	eqgval 13873	. . . 4 |- ( ( G e. Grp /\ Y C_ X ) -> ( ( A .+ B ) .~ ( C .+ D ) <-> ( ( A .+ B ) e. X /\ ( C .+ D ) e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) .+ ( C .+ D ) ) e. Y ) ) )
61	4, 8, 60	syl2anc 411	. . 3 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( ( A .+ B ) .~ ( C .+ D ) <-> ( ( A .+ B ) e. X /\ ( C .+ D ) e. X /\ ( ( ( invg ` G ) ` ( A .+ B ) ) .+ ( C .+ D ) ) e. Y ) ) )
62	22, 26, 59, 61	mpbir3and 1207	. 2 |- ( ( Y e. (NrmSGrp ` G ) /\ ( A .~ C /\ B .~ D ) ) -> ( A .+ B ) .~ ( C .+ D ) )
63	62	ex 115	1 |- ( Y e. (NrmSGrp ` G ) -> ( ( A .~ C /\ B .~ D ) -> ( A .+ B ) .~ ( C .+ D ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   /\ w3a 1005   = wceq 1398   e. wcel 2202   C_ wss 3201   class class class wbr 4093   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   Basecbs 13145   +g cplusg 13223   Grpcgrp 13646   invgcminusg 13647  SubGrpcsubg 13817  NrmSGrpcnsg 13818   ~_QG cqg 13819

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-addcom 8175  ax-addass 8177  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltadd 8191

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-id 4396  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-ltxr 8261  df-inn 9186  df-2 9244  df-ndx 13148  df-slot 13149  df-base 13151  df-sets 13152  df-iress 13153  df-plusg 13236  df-0g 13404  df-mgm 13502  df-sgrp 13548  df-mnd 13563  df-grp 13649  df-minusg 13650  df-subg 13820  df-nsg 13821  df-eqg 13822

This theorem is referenced by:  qusgrp  13882  qusadd  13884  qus2idrng  14604  qus1  14605