Theorem ghmnsgpreima 13919

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 13855	. . 3 |- ( V e. (NrmSGrp ` T ) -> V e. (SubGrp ` T ) )
2		ghmpreima 13916	. . 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 13895	. . . . . 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 531	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> x e. ( Base ` S ) )
7		simprr 533	. . . . . . . 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 2231	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` S ) = ( Base ` S )
10		eqid 2231	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` T ) = ( Base ` T )
11	9, 10	ghmf 13897	. . . . . . . . . . 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 5490	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> F Fn ( Base ` S ) )
14		elpreima 5775	. . . . . . . . 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 2231	. . . . . . 7 |- ( +g ` S ) = ( +g ` S )
19	9, 18	grpcl 13654	. . . . . 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 1274	. . . . 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 2231	. . . . . 6 |- ( -g ` S ) = ( -g ` S )
22	9, 21	grpsubcl 13726	. . . . 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 1274	. . . 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 2231	. . . . . . . 8 |- ( -g ` T ) = ( -g ` T )
25	9, 21, 24	ghmsub 13901	. . . . . . 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 1274	. . . . . 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 2231	. . . . . . . . 9 |- ( +g ` T ) = ( +g ` T )
28	9, 18, 27	ghmlin 13898	. . . . . . . 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 1274	. . . . . . 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 6043	. . . . . 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 2264	. . . . 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 529	. . . . . 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 5791	. . . . . 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 13856	. . . . . 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 1274	. . . . 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 2308	. . . 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 5775	. . . . 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 953	. . 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 2615	. 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 13857	. 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 1398   e. wcel 2202   A.wral 2511   `'ccnv 4730   "cima 4734   Fn wfn 5328   -->wf 5329   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   Basecbs 13145   +g cplusg 13223   Grpcgrp 13646   -gcsg 13648  SubGrpcsubg 13817  NrmSGrpcnsg 13818   GrpHom cghm 13890

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-1st 6312  df-2nd 6313  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-sbg 13651  df-subg 13820  df-nsg 13821  df-ghm 13891

This theorem is referenced by:  ghmker  13920