Theorem conjnsg 19370

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 19270	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
2		eqid 2765	. . . . . 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 19279	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} = 𝑋))
6	5	simprbi 503	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} = 𝑋)
7	6	eleq2d 2851	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)} ↔ 𝐴 ∈ 𝑋))
8	7	biimpar 483	. 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 19368	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ {𝑦 ∈ 𝑋 ∣ ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦 + 𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 + 𝑦) ∈ 𝑆)}) → 𝑆 = ran 𝐹)
12	1, 8, 11	syl2an2r 698	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 = ran 𝐹)

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2146  ∀wral 3081  {crab 3418   ↦ cmpt 5194  ran crn 5664  ‘cfv 6540  (class class class)co 7419  Basecbs 17293  +_gcplusg 17334  -_gcsg 19048  SubGrpcsubg 19232  NrmSGrpcnsg 19233

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7742

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-op 4598  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-id 5558  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-iota 6496  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-fv 6548  df-riota 7376  df-ov 7422  df-oprab 7423  df-mpo 7424  df-1st 7992  df-2nd 7993  df-0g 17518  df-mgm 18722  df-sgrp 18811  df-mnd 18827  df-grp 19049  df-minusg 19050  df-sbg 19051  df-subg 19235  df-nsg 19236

This theorem is used by:  sylow3lem6  19748