Theorem ghmnsgpreima 13605

Description: The inverse image of a normal subgroup under a homomorphism is normal. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)

Assertion

Ref	Expression
ghmnsgpreima	|- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) -> ( `' F " V ) e. (NrmSGrp ` S ) )

Proof of Theorem ghmnsgpreima

Dummy variables x y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nsgsubg 13541	. . 3 |- ( V e. (NrmSGrp ` T ) -> V e. (SubGrp ` T ) )
2		ghmpreima 13602	. . 3 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (SubGrp ` T ) ) -> ( `' F " V ) e. (SubGrp ` S ) )
3	1, 2	sylan2 286	. 2 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) -> ( `' F " V ) e. (SubGrp ` S ) )
4		ghmgrp1 13581	. . . . . 6 |- ( F e. ( S GrpHom T ) -> S e. Grp )
5	4	ad2antrr 488	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> S e. Grp )
6		simprl 529	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> x e. ( Base ` S ) )
7		simprr 531	. . . . . . . 8 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> y e. ( `' F " V ) )
8		simpll 527	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> F e. ( S GrpHom T ) )
9		eqid 2205	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` S ) = ( Base ` S )
10		eqid 2205	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` T ) = ( Base ` T )
11	9, 10	ghmf 13583	. . . . . . . . . . 11 |- ( F e. ( S GrpHom T ) -> F : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) )
12	8, 11	syl 14	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> F : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) )
13	12	ffnd 5426	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> F Fn ( Base ` S ) )
14		elpreima 5699	. . . . . . . . 9 |- ( F Fn ( Base ` S ) -> ( y e. ( `' F " V ) <-> ( y e. ( Base ` S ) /\ ( F ` y ) e. V ) ) )
15	13, 14	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( y e. ( `' F " V ) <-> ( y e. ( Base ` S ) /\ ( F ` y ) e. V ) ) )
16	7, 15	mpbid 147	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( y e. ( Base ` S ) /\ ( F ` y ) e. V ) )
17	16	simpld 112	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> y e. ( Base ` S ) )
18		eqid 2205	. . . . . . 7 |- ( +g ` S ) = ( +g ` S )
19	9, 18	grpcl 13340	. . . . . 6 |- ( ( S e. Grp /\ x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) )
20	5, 6, 17, 19	syl3anc 1250	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) )
21		eqid 2205	. . . . . 6 |- ( -g ` S ) = ( -g ` S )
22	9, 21	grpsubcl 13412	. . . . 5 |- ( ( S e. Grp /\ ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) /\ x e. ( Base ` S ) ) -> ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( Base ` S ) )
23	5, 20, 6, 22	syl3anc 1250	. . . 4 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( Base ` S ) )
24		eqid 2205	. . . . . . . 8 |- ( -g ` T ) = ( -g ` T )
25	9, 21, 24	ghmsub 13587	. . . . . . 7 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) /\ x e. ( Base ` S ) ) -> ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) = ( ( F ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) )
26	8, 20, 6, 25	syl3anc 1250	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) = ( ( F ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) )
27		eqid 2205	. . . . . . . . 9 |- ( +g ` T ) = ( +g ` T )
28	9, 18, 27	ghmlin 13584	. . . . . . . 8 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) -> ( F ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) )
29	8, 6, 17, 28	syl3anc 1250	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) )
30	29	oveq1d 5959	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( ( F ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) = ( ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) )
31	26, 30	eqtrd 2238	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) = ( ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) )
32		simplr 528	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> V e. (NrmSGrp ` T ) )
33	12, 6	ffvelcdmd 5716	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` x ) e. ( Base ` T ) )
34	16	simprd 114	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` y ) e. V )
35	10, 27, 24	nsgconj 13542	. . . . . 6 |- ( ( V e. (NrmSGrp ` T ) /\ ( F ` x ) e. ( Base ` T ) /\ ( F ` y ) e. V ) -> ( ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) e. V )
36	32, 33, 34, 35	syl3anc 1250	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( ( ( F ` x ) ( +g ` T ) ( F ` y ) ) ( -g ` T ) ( F ` x ) ) e. V )
37	31, 36	eqeltrd 2282	. . . 4 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) e. V )
38		elpreima 5699	. . . . 5 |- ( F Fn ( Base ` S ) -> ( ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( `' F " V ) <-> ( ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( Base ` S ) /\ ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) e. V ) ) )
39	13, 38	syl 14	. . . 4 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( `' F " V ) <-> ( ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( Base ` S ) /\ ( F ` ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) ) e. V ) ) )
40	23, 37, 39	mpbir2and 947	. . 3 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( `' F " V ) )
41	40	ralrimivva 2588	. 2 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) -> A. x e. ( Base ` S ) A. y e. ( `' F " V ) ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( `' F " V ) )
42	9, 18, 21	isnsg3 13543	. 2 |- ( ( `' F " V ) e. (NrmSGrp ` S ) <-> ( ( `' F " V ) e. (SubGrp ` S ) /\ A. x e. ( Base ` S ) A. y e. ( `' F " V ) ( ( x ( +g ` S ) y ) ( -g ` S ) x ) e. ( `' F " V ) ) )
43	3, 41, 42	sylanbrc 417	1 |- ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) -> ( `' F " V ) e. (NrmSGrp ` S ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   = wceq 1373   e. wcel 2176   A.wral 2484   `'ccnv 4674   "cima 4678   Fn wfn 5266   -->wf 5267   ` cfv 5271  (class class class)co 5944   Basecbs 12832   +g cplusg 12909   Grpcgrp 13332   -gcsg 13334  SubGrpcsubg 13503  NrmSGrpcnsg 13504   GrpHom cghm 13576

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 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1470  ax-7 1471  ax-gen 1472  ax-ie1 1516  ax-ie2 1517  ax-8 1527  ax-10 1528  ax-11 1529  ax-i12 1530  ax-bndl 1532  ax-4 1533  ax-17 1549  ax-i9 1553  ax-ial 1557  ax-i5r 1558  ax-13 2178  ax-14 2179  ax-ext 2187  ax-coll 4159  ax-sep 4162  ax-pow 4218  ax-pr 4253  ax-un 4480  ax-setind 4585  ax-cnex 8016  ax-resscn 8017  ax-1cn 8018  ax-1re 8019  ax-icn 8020  ax-addcl 8021  ax-addrcl 8022  ax-mulcl 8023  ax-addcom 8025  ax-addass 8027  ax-i2m1 8030  ax-0lt1 8031  ax-0id 8033  ax-rnegex 8034  ax-pre-ltirr 8037  ax-pre-ltadd 8041

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1484  df-sb 1786  df-eu 2057  df-mo 2058  df-clab 2192  df-cleq 2198  df-clel 2201  df-nfc 2337  df-ne 2377  df-nel 2472  df-ral 2489  df-rex 2490  df-reu 2491  df-rmo 2492  df-rab 2493  df-v 2774  df-sbc 2999  df-csb 3094  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3461  df-pw 3618  df-sn 3639  df-pr 3640  df-op 3642  df-uni 3851  df-int 3886  df-iun 3929  df-br 4045  df-opab 4106  df-mpt 4107  df-id 4340  df-xp 4681  df-rel 4682  df-cnv 4683  df-co 4684  df-dm 4685  df-rn 4686  df-res 4687  df-ima 4688  df-iota 5232  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-riota 5899  df-ov 5947  df-oprab 5948  df-mpo 5949  df-1st 6226  df-2nd 6227  df-pnf 8109  df-mnf 8110  df-ltxr 8112  df-inn 9037  df-2 9095  df-ndx 12835  df-slot 12836  df-base 12838  df-sets 12839  df-iress 12840  df-plusg 12922  df-0g 13090  df-mgm 13188  df-sgrp 13234  df-mnd 13249  df-grp 13335  df-minusg 13336  df-sbg 13337  df-subg 13506  df-nsg 13507  df-ghm 13577

This theorem is referenced by:  ghmker  13606