Theorem conjnsg 13487

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 13411	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
2		eqid 2196	. . . . . 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 13418	. . . . 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 2266	. . 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 13485	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)}) → 𝑆 = ran 𝐹)
12	1, 8, 11	syl2an2r 595	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 = ran 𝐹)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ∀wral 2475  {crab 2479   ↦ cmpt 4095  ran crn 4665  ‘cfv 5259  (class class class)co 5925  Basecbs 12703  +_gcplusg 12780  -_gcsg 13204  SubGrpcsubg 13373  NrmSGrpcnsg 13374

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4149  ax-sep 4152  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-cnex 7987  ax-resscn 7988  ax-1re 7990  ax-addrcl 7993

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-id 4329  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-riota 5880  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-inn 9008  df-2 9066  df-ndx 12706  df-slot 12707  df-base 12709  df-plusg 12793  df-0g 12960  df-mgm 13058  df-sgrp 13104  df-mnd 13119  df-grp 13205  df-minusg 13206  df-sbg 13207  df-subg 13376  df-nsg 13377

This theorem is referenced by: (None)