Theorem conjnsg 13833

Description: A normal subgroup is unchanged under conjugation. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
conjghm.x	⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
conjghm.p	⊢ + = (+g‘𝐺)
conjghm.m	⊢ − = (-g‘𝐺)
conjsubg.f	⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))

Assertion

Ref	Expression
conjnsg	⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 = ran 𝐹)

Distinct variable groups:   𝑥, −   𝑥, +   𝑥,𝐴   𝑥,𝐺   𝑥,𝑆   𝑥,𝑋

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem conjnsg

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		nsgsubg 13757	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
2		eqid 2229	. . . . . 6 ⊢ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} = {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)}
3		conjghm.x	. . . . . 6 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
4		conjghm.p	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
5	2, 3, 4	isnsg4 13764	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} = 𝑋))
6	5	simprbi 275	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} = 𝑋)
7	6	eleq2d 2299	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} ↔ 𝐴 ∈ 𝑋))
8	7	biimpar 297	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)})
9		conjghm.m	. . 3 ⊢ − = (-g‘𝐺)
10		conjsubg.f	. . 3 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
11	3, 4, 9, 10, 2	conjnmz 13831	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)}) → 𝑆 = ran 𝐹)
12	1, 8, 11	syl2an2r 597	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 = ran 𝐹)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1395   ∈ wcel 2200  ∀wral 2508  {crab 2512   ↦ cmpt 4145  ran crn 4720  ‘cfv 5318  (class class class)co 6007  Basecbs 13047  +_gcplusg 13125  -_gcsg 13550  SubGrpcsubg 13719  NrmSGrpcnsg 13720

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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4199  ax-sep 4202  ax-pow 4258  ax-pr 4293  ax-un 4524  ax-setind 4629  ax-cnex 8101  ax-resscn 8102  ax-1re 8104  ax-addrcl 8107

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-id 4384  df-xp 4725  df-rel 4726  df-cnv 4727  df-co 4728  df-dm 4729  df-rn 4730  df-res 4731  df-ima 4732  df-iota 5278  df-fun 5320  df-fn 5321  df-f 5322  df-f1 5323  df-fo 5324  df-f1o 5325  df-fv 5326  df-riota 5960  df-ov 6010  df-oprab 6011  df-mpo 6012  df-1st 6292  df-2nd 6293  df-inn 9122  df-2 9180  df-ndx 13050  df-slot 13051  df-base 13053  df-plusg 13138  df-0g 13306  df-mgm 13404  df-sgrp 13450  df-mnd 13465  df-grp 13551  df-minusg 13552  df-sbg 13553  df-subg 13722  df-nsg 13723

This theorem is referenced by: (None)