Theorem conjsubg 19311

Description: A conjugated subgroup is also a subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 13-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
conjsubg	⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺))

Distinct variable groups:   𝑥, −   𝑥, +   𝑥,𝐴   𝑥,𝐺   𝑥,𝑆   𝑥,𝑋

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑥)

Proof of Theorem conjsubg

Step	Hyp	Ref	Expression
1		conjghm.x	. . . . 5 ⊢ 𝑋 = (Base‘𝐺)
2	1	subgss 19184	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
3	2	adantr 485	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4		df-ima 5665	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆)
5		resmpt 6030	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)))
6		conjsubg.f	. . . . . 6 ⊢ 𝐹 = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
7	5, 6	eqtr4di 2818	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = 𝐹)
8	7	rneqd 5919	. . . 4 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = ran 𝐹)
9	4, 8	eqtrid 2812	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran 𝐹)
10	3, 9	syl 18	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran 𝐹)
11		subgrcl 19188	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12		conjghm.p	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
13		conjghm.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝐺)
14		eqid 2765	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
15	1, 12, 13, 14	conjghm 19310	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ∈ (𝐺 GrpHom 𝐺) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)):𝑋–1-1-onto→𝑋))
16	11, 15	sylan 591	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ∈ (𝐺 GrpHom 𝐺) ∧ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)):𝑋–1-1-onto→𝑋))
17	16	simpld 499	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ∈ (𝐺 GrpHom 𝐺))
18		simpl 487	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
19		ghmima 19298	. . 3 ⊢ (((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ∈ (𝐺 GrpHom 𝐺) ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) ∈ (SubGrp‘𝐺))
20	17, 18, 19	syl2anc 595	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) ∈ (SubGrp‘𝐺))
21	10, 20	eqeltrrd 2866	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1563   ∈ wcel 2145   ⊆ wss 3907   ↦ cmpt 5186  ran crn 5653   ↾ cres 5654   “ cima 5655  –1-1-onto→wf1o 6524  ‘cfv 6525  (class class class)co 7400  Basecbs 17259  +_gcplusg 17300  Grpcgrp 18990  -_gcsg 18992  SubGrpcsubg 19177   GrpHom cghm 19274

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1818  ax-4 1832  ax-5 1933  ax-6 1990  ax-7 2031  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2737  ax-sep 5251  ax-nul 5261  ax-pow 5327  ax-pr 5395  ax-un 7722  ax-cnex 11144  ax-resscn 11145  ax-1cn 11146  ax-icn 11147  ax-addcl 11148  ax-addrcl 11149  ax-mulcl 11150  ax-mulrcl 11151  ax-mulcom 11152  ax-addass 11153  ax-mulass 11154  ax-distr 11155  ax-i2m1 11156  ax-1ne0 11157  ax-1rid 11158  ax-rnegex 11159  ax-rrecex 11160  ax-cnre 11161  ax-pre-lttri 11162  ax-pre-lttrn 11163  ax-pre-ltadd 11164  ax-pre-mulgt0 11165

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1566  df-fal 1576  df-ex 1803  df-nf 1807  df-sb 2094  df-mo 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3418  df-v 3459  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3910  df-un 3912  df-in 3914  df-ss 3924  df-pss 3927  df-nul 4289  df-if 4484  df-pw 4560  df-sn 4586  df-pr 4588  df-op 4592  df-uni 4869  df-iun 4954  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5547  df-eprel 5552  df-po 5560  df-so 5561  df-fr 5605  df-we 5607  df-xp 5658  df-rel 5659  df-cnv 5660  df-co 5661  df-dm 5662  df-rn 5663  df-res 5664  df-ima 5665  df-pred 6292  df-ord 6353  df-on 6354  df-lim 6355  df-suc 6356  df-iota 6481  df-fun 6527  df-fn 6528  df-f 6529  df-f1 6530  df-fo 6531  df-f1o 6532  df-fv 6533  df-riota 7357  df-ov 7403  df-oprab 7404  df-mpo 7405  df-om 7851  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8346  df-rdg 8385  df-er 8682  df-map 8814  df-en 8932  df-dom 8933  df-sdom 8934  df-pnf 11233  df-mnf 11234  df-xr 11235  df-ltxr 11236  df-le 11237  df-sub 11431  df-neg 11432  df-nn 12225  df-2 12294  df-sets 17214  df-slot 17232  df-ndx 17244  df-base 17260  df-ress 17281  df-plusg 17313  df-0g 17484  df-mgm 18688  df-sgrp 18767  df-mnd 18783  df-grp 18993  df-minusg 18994  df-sbg 18995  df-subg 19180  df-ghm 19275

This theorem is referenced by:  slwhash  19685  sylow2  19687  sylow3lem1  19688