Theorem ghmnsgpreima 13986

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 13922	. . 3 |- ( V e. (NrmSGrp ` T ) -> V e. (SubGrp ` T ) )
2		ghmpreima 13983	. . 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 13962	. . . . . 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 2232	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` S ) = ( Base ` S )
10		eqid 2232	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Base ` T ) = ( Base ` T )
11	9, 10	ghmf 13964	. . . . . . . . . . 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 5509	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( F e. ( S GrpHom T ) /\ V e. (NrmSGrp ` T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( `' F " V ) ) ) -> F Fn ( Base ` S ) )
14		elpreima 5797	. . . . . . . . 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 2232	. . . . . . 7 |- ( +g ` S ) = ( +g ` S )
19	9, 18	grpcl 13721	. . . . . 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 2232	. . . . . 6 |- ( -g ` S ) = ( -g ` S )
22	9, 21	grpsubcl 13793	. . . . 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 2232	. . . . . . . 8 |- ( -g ` T ) = ( -g ` T )
25	9, 21, 24	ghmsub 13968	. . . . . . 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 2232	. . . . . . . . 9 |- ( +g ` T ) = ( +g ` T )
28	9, 18, 27	ghmlin 13965	. . . . . . . 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 6065	. . . . . 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 2265	. . . . 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 5813	. . . . . 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 13923	. . . . . 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 2309	. . . 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 5797	. . . . 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 2624	. 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 13924	. 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 2203   A.wral 2520   `'ccnv 4748   "cima 4752   Fn wfn 5347   -->wf 5348   ` cfv 5352  (class class class)co 6050   Basecbs 13212   +g cplusg 13290   Grpcgrp 13713   -gcsg 13715  SubGrpcsubg 13884  NrmSGrpcnsg 13885   GrpHom cghm 13957

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 2205  ax-14 2206  ax-ext 2214  ax-coll 4225  ax-sep 4228  ax-pow 4287  ax-pr 4322  ax-un 4554  ax-setind 4659  ax-cnex 8218  ax-resscn 8219  ax-1cn 8220  ax-1re 8221  ax-icn 8222  ax-addcl 8223  ax-addrcl 8224  ax-mulcl 8225  ax-addcom 8227  ax-addass 8229  ax-i2m1 8232  ax-0lt1 8233  ax-0id 8235  ax-rnegex 8236  ax-pre-ltirr 8239  ax-pre-ltadd 8243

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2083  df-mo 2084  df-clab 2219  df-cleq 2225  df-clel 2228  df-nfc 2373  df-ne 2413  df-nel 2508  df-ral 2525  df-rex 2526  df-reu 2527  df-rmo 2528  df-rab 2529  df-v 2815  df-sbc 3043  df-csb 3139  df-dif 3213  df-un 3215  df-in 3217  df-ss 3224  df-nul 3509  df-pw 3671  df-sn 3695  df-pr 3696  df-op 3698  df-uni 3915  df-int 3950  df-iun 3993  df-br 4110  df-opab 4172  df-mpt 4173  df-id 4414  df-xp 4755  df-rel 4756  df-cnv 4757  df-co 4758  df-dm 4759  df-rn 4760  df-res 4761  df-ima 4762  df-iota 5312  df-fun 5354  df-fn 5355  df-f 5356  df-f1 5357  df-fo 5358  df-f1o 5359  df-fv 5360  df-riota 6003  df-ov 6053  df-oprab 6054  df-mpo 6055  df-1st 6334  df-2nd 6335  df-pnf 8310  df-mnf 8311  df-ltxr 8313  df-inn 9238  df-2 9296  df-ndx 13215  df-slot 13216  df-base 13218  df-sets 13219  df-iress 13220  df-plusg 13303  df-0g 13471  df-mgm 13569  df-sgrp 13615  df-mnd 13630  df-grp 13716  df-minusg 13717  df-sbg 13718  df-subg 13887  df-nsg 13888  df-ghm 13958

This theorem is referenced by:  ghmker  13987