Theorem conjnsg 13931

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 13855	. 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 13862	. . . . 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 13929	. 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 1398   ∈ wcel 2202  ∀wral 2511  {crab 2515   ↦ cmpt 4155  ran crn 4732  ‘cfv 5333  (class class class)co 6028  Basecbs 13145  +_gcplusg 13223  -_gcsg 13648  SubGrpcsubg 13817  NrmSGrpcnsg 13818

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-1re 8169  ax-addrcl 8172

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-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-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-inn 9186  df-2 9244  df-ndx 13148  df-slot 13149  df-base 13151  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

This theorem is referenced by: (None)