Type | Label | Description |
Statement |
|
Theorem | mulgnn0subcl 13001* |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation in a submonoid.
(Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2015.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ โง ๐ฆ โ ๐) โ (๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ 0 โ ๐) โ โข ((๐ โง ๐ โ โ0 โง ๐ โ ๐) โ (๐ ยท ๐) โ ๐) |
|
Theorem | mulgsubcl 13002* |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation in a subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 10-Jan-2015.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ โ ๐ต)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ โง ๐ฆ โ ๐) โ (๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ 0 โ ๐)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐) โ (๐ผโ๐ฅ) โ ๐) โ โข ((๐ โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐) โ (๐ ยท ๐) โ ๐) |
|
Theorem | mulgnncl 13003 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation for a positive
multiplier in a magma. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Dec-2014.)
(Revised by AV, 29-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Mgm โง ๐ โ โ โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ ยท ๐) โ ๐ต) |
|
Theorem | mulgnn0cl 13004 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation for a
nonnegative multiplier in a monoid. (Contributed by Mario Carneiro,
11-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Mnd โง ๐ โ โ0 โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ ยท ๐) โ ๐ต) |
|
Theorem | mulgcl 13005 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation. (Contributed
by Mario Carneiro, 11-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ ยท ๐) โ ๐ต) |
|
Theorem | mulgneg 13006 |
Group multiple (exponentiation) operation at a negative integer.
(Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by Mario Carneiro,
11-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (-๐ ยท ๐) = (๐ผโ(๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgnegneg 13007 |
The inverse of a negative group multiple is the positive group multiple.
(Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV,
30-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ผโ(-๐ ยท ๐)) = (๐ ยท ๐)) |
|
Theorem | mulgm1 13008 |
Group multiple (exponentiation) operation at negative one. (Contributed
by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by Mario Carneiro,
20-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ ๐ต) โ (-1 ยท ๐) = (๐ผโ๐)) |
|
Theorem | mulgnn0cld 13009 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation for a
nonnegative multiplier in a monoid. Deduction associated with
mulgnn0cl 13004. (Contributed by SN, 1-Feb-2025.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Mnd) & โข (๐ โ ๐ โ โ0) & โข (๐ โ ๐ โ ๐ต) โ โข (๐ โ (๐ ยท ๐) โ ๐ต) |
|
Theorem | mulgcld 13010 |
Deduction associated with mulgcl 13005. (Contributed by Rohan Ridenour,
3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ ๐ โ โค) & โข (๐ โ ๐ โ ๐ต) โ โข (๐ โ (๐ ยท ๐) โ ๐ต) |
|
Theorem | mulgaddcomlem 13011 |
Lemma for mulgaddcom 13012. (Contributed by Paul Chapman,
17-Apr-2009.)
(Revised by AV, 31-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (((๐บ โ Grp โง ๐ฆ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โง ((๐ฆ ยท ๐) + ๐) = (๐ + (๐ฆ ยท ๐))) โ ((-๐ฆ ยท ๐) + ๐) = (๐ + (-๐ฆ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgaddcom 13012 |
The group multiple operator commutes with the group operation.
(Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV,
31-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ ((๐ ยท ๐) + ๐) = (๐ + (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulginvcom 13013 |
The group multiple operator commutes with the group inverse function.
(Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV,
31-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ ยท (๐ผโ๐)) = (๐ผโ(๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulginvinv 13014 |
The group multiple operator commutes with the group inverse function.
(Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV,
31-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (๐ผโ(๐ ยท (๐ผโ๐))) = (๐ ยท ๐)) |
|
Theorem | mulgnn0z 13015 |
A group multiple of the identity, for nonnegative multiple.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Mnd โง ๐ โ โ0) โ (๐ ยท 0 ) = 0 ) |
|
Theorem | mulgz 13016 |
A group multiple of the identity, for integer multiple. (Contributed by
Mario Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค) โ (๐ ยท 0 ) = 0 ) |
|
Theorem | mulgnndir 13017 |
Sum of group multiples, for positive multiples. (Contributed by Mario
Carneiro, 11-Dec-2014.) (Revised by AV, 29-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Smgrp โง (๐ โ โ โง ๐ โ โ โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ + ๐) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) + (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgnn0dir 13018 |
Sum of group multiples, generalized to โ0. (Contributed by Mario
Carneiro, 11-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Mnd โง (๐ โ โ0 โง ๐ โ โ0
โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ + ๐) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) + (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgdirlem 13019 |
Lemma for mulgdir 13020. (Contributed by Mario Carneiro,
13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โง (๐ + ๐) โ โ0) โ
((๐ + ๐) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) + (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgdir 13020 |
Sum of group multiples, generalized to โค.
(Contributed by Mario
Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ + ๐) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) + (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgp1 13021 |
Group multiple (exponentiation) operation at a successor, extended to
โค. (Contributed by Mario Carneiro,
11-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ ((๐ + 1) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) + ๐)) |
|
Theorem | mulgneg2 13022 |
Group multiple (exponentiation) operation at a negative integer.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต) โ (-๐ ยท ๐) = (๐ ยท (๐ผโ๐))) |
|
Theorem | mulgnnass 13023 |
Product of group multiples, for positive multiples in a semigroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Dec-2014.) (Revised by AV,
29-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Smgrp โง (๐ โ โ โง ๐ โ โ โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ ยท ๐) ยท ๐) = (๐ ยท (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgnn0ass 13024 |
Product of group multiples, generalized to โ0. (Contributed by
Mario Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Mnd โง (๐ โ โ0 โง ๐ โ โ0
โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ ยท ๐) ยท ๐) = (๐ ยท (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgass 13025 |
Product of group multiples, generalized to โค.
(Contributed by
Mario Carneiro, 13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ ยท ๐) ยท ๐) = (๐ ยท (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgassr 13026 |
Reversed product of group multiples. (Contributed by Paul Chapman,
17-Apr-2009.) (Revised by AV, 30-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ ยท ๐) ยท ๐) = (๐ ยท (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mulgmodid 13027 |
Casting out multiples of the identity element leaves the group multiple
unchanged. (Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009.) (Revised by AV,
30-Aug-2021.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โ) โง (๐ โ ๐ต โง (๐ ยท ๐) = 0 )) โ ((๐ mod ๐) ยท ๐) = (๐ ยท ๐)) |
|
Theorem | mulgsubdir 13028 |
Distribution of group multiples over subtraction for group elements,
subdir 8345 analog. (Contributed by Mario Carneiro,
13-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข โ =
(-gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง (๐ โ โค โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐ต)) โ ((๐ โ ๐) ยท ๐) = ((๐ ยท ๐) โ (๐ ยท ๐))) |
|
Theorem | mhmmulg 13029 |
A homomorphism of monoids preserves group multiples. (Contributed by
Mario Carneiro, 14-Jun-2015.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ร =
(.gโ๐ป) โ โข ((๐น โ (๐บ MndHom ๐ป) โง ๐ โ โ0 โง ๐ โ ๐ต) โ (๐นโ(๐ ยท ๐)) = (๐ ร (๐นโ๐))) |
|
Theorem | mulgpropdg 13030* |
Two structures with the same group-nature have the same group multiple
function. ๐พ is expected to either be V (when strong equality is
available) or ๐ต (when closure is available).
(Contributed by Stefan
O'Rear, 21-Mar-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 2-Oct-2015.)
|
โข (๐ โ ยท =
(.gโ๐บ)) & โข (๐ โ ร =
(.gโ๐ป)) & โข (๐ โ ๐บ โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ป โ ๐)
& โข (๐ โ ๐ต = (Baseโ๐บ)) & โข (๐ โ ๐ต = (Baseโ๐ป)) & โข (๐ โ ๐ต โ ๐พ)
& โข ((๐ โง (๐ฅ โ ๐พ โง ๐ฆ โ ๐พ)) โ (๐ฅ(+gโ๐บ)๐ฆ) โ ๐พ)
& โข ((๐ โง (๐ฅ โ ๐พ โง ๐ฆ โ ๐พ)) โ (๐ฅ(+gโ๐บ)๐ฆ) = (๐ฅ(+gโ๐ป)๐ฆ)) โ โข (๐ โ ยท = ร
) |
|
Theorem | submmulgcl 13031 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation in a submonoid.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)
|
โข โ =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (SubMndโ๐บ) โง ๐ โ โ0 โง ๐ โ ๐) โ (๐ โ ๐) โ ๐) |
|
7.2.3 Subgroups and Quotient
groups
|
|
Syntax | csubg 13032 |
Extend class notation with all subgroups of a group.
|
class SubGrp |
|
Syntax | cnsg 13033 |
Extend class notation with all normal subgroups of a group.
|
class NrmSGrp |
|
Syntax | cqg 13034 |
Quotient group equivalence class.
|
class ~QG |
|
Definition | df-subg 13035* |
Define a subgroup of a group as a set of elements that is a group in its
own right. Equivalently (issubg2m 13054), a subgroup is a subset of the
group that is closed for the group internal operation (see subgcl 13049),
contains the neutral element of the group (see subg0 13045) and contains
the inverses for all of its elements (see subginvcl 13048). (Contributed
by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข SubGrp = (๐ค โ Grp โฆ {๐ โ ๐ซ (Baseโ๐ค) โฃ (๐ค โพs ๐ ) โ Grp}) |
|
Definition | df-nsg 13036* |
Define the equivalence relation in a quotient ring or quotient group
(where ๐ is a two-sided ideal or a normal
subgroup). For non-normal
subgroups this generates the left cosets. (Contributed by Mario
Carneiro, 15-Jun-2015.)
|
โข NrmSGrp = (๐ค โ Grp โฆ {๐ โ (SubGrpโ๐ค) โฃ [(Baseโ๐ค) / ๐][(+gโ๐ค) / ๐]โ๐ฅ โ ๐ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ๐๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ๐๐ฅ) โ ๐ )}) |
|
Definition | df-eqg 13037* |
Define the equivalence relation in a group generated by a subgroup.
More precisely, if ๐บ is a group and ๐ป is a
subgroup, then
๐บ
~QG ๐ป is the equivalence relation on ๐บ
associated with the
left cosets of ๐ป. A typical application of this
definition is the
construction of the quotient group (resp. ring) of a group (resp. ring)
by a normal subgroup (resp. two-sided ideal). (Contributed by Mario
Carneiro, 15-Jun-2015.)
|
โข ~QG = (๐ โ V, ๐ โ V โฆ {โจ๐ฅ, ๐ฆโฉ โฃ ({๐ฅ, ๐ฆ} โ (Baseโ๐) โง (((invgโ๐)โ๐ฅ)(+gโ๐)๐ฆ) โ ๐)}) |
|
Theorem | issubg 13038 |
The subgroup predicate. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ (๐บ โ Grp โง ๐ โ ๐ต โง (๐บ โพs ๐) โ Grp)) |
|
Theorem | subgss 13039 |
A subgroup is a subset. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ โ ๐ต) |
|
Theorem | subgid 13040 |
A group is a subgroup of itself. (Contributed by Mario Carneiro,
7-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ ๐ต โ (SubGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | subgex 13041 |
The class of subgroups of a group is a set. (Contributed by Jim
Kingdon, 8-Mar-2025.)
|
โข (๐บ โ Grp โ (SubGrpโ๐บ) โ V) |
|
Theorem | subggrp 13042 |
A subgroup is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ป = (๐บ โพs ๐) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ป โ Grp) |
|
Theorem | subgbas 13043 |
The base of the restricted group in a subgroup. (Contributed by Mario
Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ป = (๐บ โพs ๐) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ = (Baseโ๐ป)) |
|
Theorem | subgrcl 13044 |
Reverse closure for the subgroup predicate. (Contributed by Mario
Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐บ โ Grp) |
|
Theorem | subg0 13045 |
A subgroup of a group must have the same identity as the group.
(Contributed by Stefan O'Rear, 27-Nov-2014.) (Revised by Mario
Carneiro, 30-Apr-2015.)
|
โข ๐ป = (๐บ โพs ๐)
& โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ 0 =
(0gโ๐ป)) |
|
Theorem | subginv 13046 |
The inverse of an element in a subgroup is the same as the inverse in
the larger group. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ป = (๐บ โพs ๐)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ)
& โข ๐ฝ = (invgโ๐ป) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ ๐) โ (๐ผโ๐) = (๐ฝโ๐)) |
|
Theorem | subg0cl 13047 |
The group identity is an element of any subgroup. (Contributed by Mario
Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ 0 โ ๐) |
|
Theorem | subginvcl 13048 |
The inverse of an element is closed in a subgroup. (Contributed by
Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ ๐) โ (๐ผโ๐) โ ๐) |
|
Theorem | subgcl 13049 |
A subgroup is closed under group operation. (Contributed by Mario
Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐ + ๐) โ ๐) |
|
Theorem | subgsubcl 13050 |
A subgroup is closed under group subtraction. (Contributed by Mario
Carneiro, 18-Jan-2015.)
|
โข โ =
(-gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐ โ ๐) โ ๐) |
|
Theorem | subgsub 13051 |
The subtraction of elements in a subgroup is the same as subtraction in
the group. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)
|
โข โ =
(-gโ๐บ)
& โข ๐ป = (๐บ โพs ๐)
& โข ๐ = (-gโ๐ป) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐ โ ๐) = (๐๐๐)) |
|
Theorem | subgmulgcl 13052 |
Closure of the group multiple (exponentiation) operation in a subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)
|
โข ยท =
(.gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐) โ (๐ ยท ๐) โ ๐) |
|
Theorem | subgmulg 13053 |
A group multiple is the same if evaluated in a subgroup. (Contributed
by Mario Carneiro, 15-Jan-2015.)
|
โข ยท =
(.gโ๐บ)
& โข ๐ป = (๐บ โพs ๐)
& โข โ =
(.gโ๐ป) โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ โ โค โง ๐ โ ๐) โ (๐ ยท ๐) = (๐ โ ๐)) |
|
Theorem | issubg2m 13054* |
Characterize the subgroups of a group by closure properties.
(Contributed by Mario Carneiro, 2-Dec-2014.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ (๐ โ ๐ต โง โ๐ข ๐ข โ ๐ โง โ๐ฅ โ ๐ (โ๐ฆ โ ๐ (๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โง (๐ผโ๐ฅ) โ ๐)))) |
|
Theorem | issubgrpd2 13055* |
Prove a subgroup by closure (definition version). (Contributed by
Stefan O'Rear, 7-Dec-2014.)
|
โข (๐ โ ๐ = (๐ผ โพs ๐ท)) & โข (๐ โ 0 =
(0gโ๐ผ)) & โข (๐ โ + =
(+gโ๐ผ)) & โข (๐ โ ๐ท โ (Baseโ๐ผ)) & โข (๐ โ 0 โ ๐ท)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ท โง ๐ฆ โ ๐ท) โ (๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ท)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ท) โ ((invgโ๐ผ)โ๐ฅ) โ ๐ท)
& โข (๐ โ ๐ผ โ Grp) โ โข (๐ โ ๐ท โ (SubGrpโ๐ผ)) |
|
Theorem | issubgrpd 13056* |
Prove a subgroup by closure. (Contributed by Stefan O'Rear,
7-Dec-2014.)
|
โข (๐ โ ๐ = (๐ผ โพs ๐ท)) & โข (๐ โ 0 =
(0gโ๐ผ)) & โข (๐ โ + =
(+gโ๐ผ)) & โข (๐ โ ๐ท โ (Baseโ๐ผ)) & โข (๐ โ 0 โ ๐ท)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ท โง ๐ฆ โ ๐ท) โ (๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ท)
& โข ((๐ โง ๐ฅ โ ๐ท) โ ((invgโ๐ผ)โ๐ฅ) โ ๐ท)
& โข (๐ โ ๐ผ โ Grp) โ โข (๐ โ ๐ โ Grp) |
|
Theorem | issubg3 13057* |
A subgroup is a symmetric submonoid. (Contributed by Mario Carneiro,
7-Mar-2015.)
|
โข ๐ผ = (invgโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ (๐ โ (SubMndโ๐บ) โง โ๐ฅ โ ๐ (๐ผโ๐ฅ) โ ๐))) |
|
Theorem | issubg4m 13058* |
A subgroup is an inhabited subset of the group closed under subtraction.
(Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข โ =
(-gโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ (๐ โ ๐ต โง โ๐ค ๐ค โ ๐ โง โ๐ฅ โ ๐ โ๐ฆ โ ๐ (๐ฅ โ ๐ฆ) โ ๐))) |
|
Theorem | grpissubg 13059 |
If the base set of a group is contained in the base set of another
group, and the group operation of the group is the restriction of the
group operation of the other group to its base set, then the (base set
of the) group is subgroup of the other group. (Contributed by AV,
14-Mar-2019.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ๐ = (Baseโ๐ป) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ป โ Grp) โ ((๐ โ ๐ต โง (+gโ๐ป) = ((+gโ๐บ) โพ (๐ ร ๐))) โ ๐ โ (SubGrpโ๐บ))) |
|
Theorem | resgrpisgrp 13060 |
If the base set of a group is contained in the base set of another
group, and the group operation of the group is the restriction of the
group operation of the other group to its base set, then the other group
restricted to the base set of the group is a group. (Contributed by AV,
14-Mar-2019.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข ๐ = (Baseโ๐ป) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ป โ Grp) โ ((๐ โ ๐ต โง (+gโ๐ป) = ((+gโ๐บ) โพ (๐ ร ๐))) โ (๐บ โพs ๐) โ Grp)) |
|
Theorem | subgsubm 13061 |
A subgroup is a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jun-2015.)
|
โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ โ (SubMndโ๐บ)) |
|
Theorem | subsubg 13062 |
A subgroup of a subgroup is a subgroup. (Contributed by Mario Carneiro,
19-Jan-2015.)
|
โข ๐ป = (๐บ โพs ๐) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ (๐ด โ (SubGrpโ๐ป) โ (๐ด โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ด โ ๐))) |
|
Theorem | subgintm 13063* |
The intersection of an inhabited collection of subgroups is a subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 7-Dec-2014.)
|
โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง โ๐ค ๐ค โ ๐) โ โฉ ๐ โ (SubGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | 0subg 13064 |
The zero subgroup of an arbitrary group. (Contributed by Stefan O'Rear,
10-Dec-2014.) (Proof shortened by SN, 31-Jan-2025.)
|
โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ { 0 } โ
(SubGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | trivsubgd 13065 |
The only subgroup of a trivial group is itself. (Contributed by Rohan
Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ ๐ต = { 0 }) & โข (๐ โ ๐ด โ (SubGrpโ๐บ)) โ โข (๐ โ ๐ด = ๐ต) |
|
Theorem | trivsubgsnd 13066 |
The only subgroup of a trivial group is itself. (Contributed by Rohan
Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ ๐ต = { 0
}) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) = {๐ต}) |
|
Theorem | isnsg 13067* |
Property of being a normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง โ๐ฅ โ ๐ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐))) |
|
Theorem | isnsg2 13068* |
Weaken the condition of isnsg 13067 to only one side of the implication.
(Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง โ๐ฅ โ ๐ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐))) |
|
Theorem | nsgbi 13069 |
Defining property of a normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โง ๐ด โ ๐ โง ๐ต โ ๐) โ ((๐ด + ๐ต) โ ๐ โ (๐ต + ๐ด) โ ๐)) |
|
Theorem | nsgsubg 13070 |
A normal subgroup is a subgroup. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ ๐ โ (SubGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | nsgconj 13071 |
The conjugation of an element of a normal subgroup is in the subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข โ =
(-gโ๐บ) โ โข ((๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โง ๐ด โ ๐ โง ๐ต โ ๐) โ ((๐ด + ๐ต) โ ๐ด) โ ๐) |
|
Theorem | isnsg3 13072* |
A subgroup is normal iff the conjugation of all the elements of the
subgroup is in the subgroup. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข โ =
(-gโ๐บ) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง โ๐ฅ โ ๐ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ฅ) โ ๐)) |
|
Theorem | elnmz 13073* |
Elementhood in the normalizer. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} โ โข (๐ด โ ๐ โ (๐ด โ ๐ โง โ๐ง โ ๐ ((๐ด + ๐ง) โ ๐ โ (๐ง + ๐ด) โ ๐))) |
|
Theorem | nmzbi 13074* |
Defining property of the normalizer. (Contributed by Mario Carneiro,
18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} โ โข ((๐ด โ ๐ โง ๐ต โ ๐) โ ((๐ด + ๐ต) โ ๐ โ (๐ต + ๐ด) โ ๐)) |
|
Theorem | nmzsubg 13075* |
The normalizer NG(S) of a subset ๐ of the
group is a subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} & โข ๐ = (Baseโ๐บ) & โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ ๐ โ (SubGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | ssnmz 13076* |
A subgroup is a subset of its normalizer. (Contributed by Mario
Carneiro, 18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} & โข ๐ = (Baseโ๐บ) & โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ โ ๐) |
|
Theorem | isnsg4 13077* |
A subgroup is normal iff its normalizer is the entire group.
(Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} & โข ๐ = (Baseโ๐บ) & โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ = ๐)) |
|
Theorem | nmznsg 13078* |
Any subgroup is a normal subgroup of its normalizer. (Contributed by
Mario Carneiro, 19-Jan-2015.)
|
โข ๐ = {๐ฅ โ ๐ โฃ โ๐ฆ โ ๐ ((๐ฅ + ๐ฆ) โ ๐ โ (๐ฆ + ๐ฅ) โ ๐)} & โข ๐ = (Baseโ๐บ) & โข + =
(+gโ๐บ)
& โข ๐ป = (๐บ โพs ๐) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ ๐ โ (NrmSGrpโ๐ป)) |
|
Theorem | 0nsg 13079 |
The zero subgroup is normal. (Contributed by Mario Carneiro,
4-Feb-2015.)
|
โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ { 0 } โ
(NrmSGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | nsgid 13080 |
The whole group is a normal subgroup of itself. (Contributed by Mario
Carneiro, 4-Feb-2015.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ) โ โข (๐บ โ Grp โ ๐ต โ (NrmSGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | 0idnsgd 13081 |
The whole group and the zero subgroup are normal subgroups of a group.
(Contributed by Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) โ โข (๐ โ {{ 0 }, ๐ต} โ (NrmSGrpโ๐บ)) |
|
Theorem | trivnsgd 13082 |
The only normal subgroup of a trivial group is itself. (Contributed by
Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ ๐ต = { 0
}) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) = {๐ต}) |
|
Theorem | triv1nsgd 13083 |
A trivial group has exactly one normal subgroup. (Contributed by Rohan
Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ ๐ต = { 0
}) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ 1o) |
|
Theorem | 1nsgtrivd 13084 |
A group with exactly one normal subgroup is trivial. (Contributed by
Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข ๐ต = (Baseโ๐บ)
& โข 0 =
(0gโ๐บ)
& โข (๐ โ ๐บ โ Grp) & โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ
1o) โ โข (๐ โ ๐ต = { 0 }) |
|
Theorem | releqgg 13085 |
The left coset equivalence relation is a relation. (Contributed by
Mario Carneiro, 14-Jun-2015.)
|
โข ๐
= (๐บ ~QG ๐) โ โข ((๐บ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ Rel ๐
) |
|
Theorem | eqgfval 13086* |
Value of the subgroup left coset equivalence relation. (Contributed by
Mario Carneiro, 15-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข ๐ = (invgโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข ๐
= (๐บ ~QG ๐) โ โข ((๐บ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ ๐
= {โจ๐ฅ, ๐ฆโฉ โฃ ({๐ฅ, ๐ฆ} โ ๐ โง ((๐โ๐ฅ) + ๐ฆ) โ ๐)}) |
|
Theorem | eqgval 13087 |
Value of the subgroup left coset equivalence relation. (Contributed by
Mario Carneiro, 15-Jan-2015.) (Revised by Mario Carneiro,
14-Jun-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข ๐ = (invgโ๐บ)
& โข + =
(+gโ๐บ)
& โข ๐
= (๐บ ~QG ๐) โ โข ((๐บ โ ๐ โง ๐ โ ๐) โ (๐ด๐
๐ต โ (๐ด โ ๐ โง ๐ต โ ๐ โง ((๐โ๐ด) + ๐ต) โ ๐))) |
|
Theorem | eqger 13088 |
The subgroup coset equivalence relation is an equivalence relation.
(Contributed by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข โผ = (๐บ ~QG ๐)
โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ โผ Er ๐) |
|
Theorem | eqglact 13089* |
A left coset can be expressed as the image of a left action.
(Contributed by Mario Carneiro, 20-Sep-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข โผ = (๐บ ~QG ๐) & โข + =
(+gโ๐บ) โ โข ((๐บ โ Grp โง ๐ โ ๐ โง ๐ด โ ๐) โ [๐ด] โผ = ((๐ฅ โ ๐ โฆ (๐ด + ๐ฅ)) โ ๐)) |
|
Theorem | eqgid 13090 |
The left coset containing the identity is the original subgroup.
(Contributed by Mario Carneiro, 20-Sep-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข โผ = (๐บ ~QG ๐) & โข 0 =
(0gโ๐บ) โ โข (๐ โ (SubGrpโ๐บ) โ [ 0 ] โผ = ๐) |
|
Theorem | eqgen 13091 |
Each coset is equipotent to the subgroup itself (which is also the coset
containing the identity). (Contributed by Mario Carneiro,
20-Sep-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข โผ = (๐บ ~QG ๐)
โ โข ((๐ โ (SubGrpโ๐บ) โง ๐ด โ (๐ / โผ )) โ ๐ โ ๐ด) |
|
Theorem | eqgcpbl 13092 |
The subgroup coset equivalence relation is compatible with addition when
the subgroup is normal. (Contributed by Mario Carneiro,
14-Jun-2015.)
|
โข ๐ = (Baseโ๐บ)
& โข โผ = (๐บ ~QG ๐) & โข + =
(+gโ๐บ) โ โข (๐ โ (NrmSGrpโ๐บ) โ ((๐ด โผ ๐ถ โง ๐ต โผ ๐ท) โ (๐ด + ๐ต) โผ (๐ถ + ๐ท))) |
|
7.2.4 Abelian groups
|
|
7.2.4.1 Definition and basic
properties
|
|
Syntax | ccmn 13093 |
Extend class notation with class of all commutative monoids.
|
class CMnd |
|
Syntax | cabl 13094 |
Extend class notation with class of all Abelian groups.
|
class Abel |
|
Definition | df-cmn 13095* |
Define class of all commutative monoids. (Contributed by Mario
Carneiro, 6-Jan-2015.)
|
โข CMnd = {๐ โ Mnd โฃ โ๐ โ (Baseโ๐)โ๐ โ (Baseโ๐)(๐(+gโ๐)๐) = (๐(+gโ๐)๐)} |
|
Definition | df-abl 13096 |
Define class of all Abelian groups. (Contributed by NM, 17-Oct-2011.)
(Revised by Mario Carneiro, 6-Jan-2015.)
|
โข Abel = (Grp โฉ CMnd) |
|
Theorem | isabl 13097 |
The predicate "is an Abelian (commutative) group". (Contributed by
NM,
17-Oct-2011.)
|
โข (๐บ โ Abel โ (๐บ โ Grp โง ๐บ โ CMnd)) |
|
Theorem | ablgrp 13098 |
An Abelian group is a group. (Contributed by NM, 26-Aug-2011.)
|
โข (๐บ โ Abel โ ๐บ โ Grp) |
|
Theorem | ablgrpd 13099 |
An Abelian group is a group, deduction form of ablgrp 13098. (Contributed
by Rohan Ridenour, 3-Aug-2023.)
|
โข (๐ โ ๐บ โ Abel)
โ โข (๐ โ ๐บ โ Grp) |
|
Theorem | ablcmn 13100 |
An Abelian group is a commutative monoid. (Contributed by Mario Carneiro,
6-Jan-2015.)
|
โข (๐บ โ Abel โ ๐บ โ CMnd) |