Theorem issubgrpd2 13970

Description: Prove a subgroup by closure (definition version). (Contributed by Stefan O'Rear, 7-Dec-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
issubgrpd.s	⊢ (𝜑 → 𝑆 = (𝐼 ↾s 𝐷))
issubgrpd.z	⊢ (𝜑 → 0 = (0g‘𝐼))
issubgrpd.p	⊢ (𝜑 → + = (+g‘𝐼))
issubgrpd.ss	⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ (Base‘𝐼))
issubgrpd.zcl	⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐷)
issubgrpd.acl	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷 ∧ 𝑦 ∈ 𝐷) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐷)
issubgrpd.ncl	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷)
issubgrpd.g	⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Grp)

Assertion

Ref	Expression
issubgrpd2	⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (SubGrp‘𝐼))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑦, 0   𝑥,𝐷,𝑦   𝑥,𝐼,𝑦   𝑥, + ,𝑦   𝜑,𝑥,𝑦   𝑥,𝑆,𝑦

Proof of Theorem issubgrpd2

Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		issubgrpd.ss	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ⊆ (Base‘𝐼))
2		issubgrpd.zcl	. . 3 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐷)
3		elex2 2838	. . 3 ⊢ ( 0 ∈ 𝐷 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐷)
4	2, 3	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐷)
5		issubgrpd.p	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → + = (+g‘𝐼))
6	5	oveqd 6092	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g‘𝐼)𝑦))
7	6	ad2antrr 492	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) ∧ 𝑦 ∈ 𝐷) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g‘𝐼)𝑦))
8		issubgrpd.acl	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷 ∧ 𝑦 ∈ 𝐷) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐷)
9	8	3expa 1234	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) ∧ 𝑦 ∈ 𝐷) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝐷)
10	7, 9	eqeltrrd 2316	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) ∧ 𝑦 ∈ 𝐷) → (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷)
11	10	ralrimiva 2623	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → ∀𝑦 ∈ 𝐷 (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷)
12		issubgrpd.ncl	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷)
13	11, 12	jca 306	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐷) → (∀𝑦 ∈ 𝐷 (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷 ∧ ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷))
14	13	ralrimiva 2623	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑥 ∈ 𝐷 (∀𝑦 ∈ 𝐷 (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷 ∧ ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷))
15		issubgrpd.g	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐼 ∈ Grp)
16		eqid 2238	. . . 4 ⊢ (Base‘𝐼) = (Base‘𝐼)
17		eqid 2238	. . . 4 ⊢ (+g‘𝐼) = (+g‘𝐼)
18		eqid 2238	. . . 4 ⊢ (invg‘𝐼) = (invg‘𝐼)
19	16, 17, 18	issubg2m 13969	. . 3 ⊢ (𝐼 ∈ Grp → (𝐷 ∈ (SubGrp‘𝐼) ↔ (𝐷 ⊆ (Base‘𝐼) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐷 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐷 (∀𝑦 ∈ 𝐷 (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷 ∧ ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷))))
20	15, 19	syl 14	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐷 ∈ (SubGrp‘𝐼) ↔ (𝐷 ⊆ (Base‘𝐼) ∧ ∃𝑤 𝑤 ∈ 𝐷 ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐷 (∀𝑦 ∈ 𝐷 (𝑥(+g‘𝐼)𝑦) ∈ 𝐷 ∧ ((invg‘𝐼)‘𝑥) ∈ 𝐷))))
21	1, 4, 14, 20	mpbir3and 1211	1 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ (SubGrp‘𝐼))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 1009   = wceq 1402  ∃wex 1545   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528   ⊆ wss 3220  ‘cfv 5372  (class class class)co 6075  Basecbs 13330   ↾_s cress 13331  +_gcplusg 13408  0_gc0g 13587  Grpcgrp 13782  inv_gcminusg 13783  SubGrpcsubg 13947

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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4241  ax-sep 4244  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-addcom 8269  ax-addass 8271  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltadd 8285

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-id 4433  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-riota 6028  df-ov 6078  df-oprab 6079  df-mpo 6080  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-ltxr 8355  df-inn 9284  df-2 9342  df-ndx 13333  df-slot 13334  df-base 13336  df-sets 13337  df-iress 13338  df-plusg 13421  df-0g 13589  df-mgm 13653  df-sgrp 13694  df-mnd 13707  df-grp 13785  df-minusg 13786  df-subg 13950

This theorem is referenced by:  issubgrpd  13971  issubrgd  14761