Theorem conjnsg 13867

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 13791	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
2		eqid 2231	. . . . . 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 13798	. . . . 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 2301	. . 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 13865	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)}) → 𝑆 = ran 𝐹)
12	1, 8, 11	syl2an2r 599	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 = ran 𝐹)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1397   ∈ wcel 2202  ∀wral 2510  {crab 2514   ↦ cmpt 4150  ran crn 4726  ‘cfv 5326  (class class class)co 6017  Basecbs 13081  +_gcplusg 13159  -_gcsg 13584  SubGrpcsubg 13753  NrmSGrpcnsg 13754

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 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4204  ax-sep 4207  ax-pow 4264  ax-pr 4299  ax-un 4530  ax-setind 4635  ax-cnex 8122  ax-resscn 8123  ax-1re 8125  ax-addrcl 8128

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2363  df-ne 2403  df-ral 2515  df-rex 2516  df-reu 2517  df-rmo 2518  df-rab 2519  df-v 2804  df-sbc 3032  df-csb 3128  df-dif 3202  df-un 3204  df-in 3206  df-ss 3213  df-pw 3654  df-sn 3675  df-pr 3676  df-op 3678  df-uni 3894  df-int 3929  df-iun 3972  df-br 4089  df-opab 4151  df-mpt 4152  df-id 4390  df-xp 4731  df-rel 4732  df-cnv 4733  df-co 4734  df-dm 4735  df-rn 4736  df-res 4737  df-ima 4738  df-iota 5286  df-fun 5328  df-fn 5329  df-f 5330  df-f1 5331  df-fo 5332  df-f1o 5333  df-fv 5334  df-riota 5970  df-ov 6020  df-oprab 6021  df-mpo 6022  df-1st 6302  df-2nd 6303  df-inn 9143  df-2 9201  df-ndx 13084  df-slot 13085  df-base 13087  df-plusg 13172  df-0g 13340  df-mgm 13438  df-sgrp 13484  df-mnd 13499  df-grp 13585  df-minusg 13586  df-sbg 13587  df-subg 13756  df-nsg 13757

This theorem is referenced by: (None)