Theorem conjsubg 19164

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 19042	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
3	2	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4		df-ima 5632	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆)
5		resmpt 5990	. . . . . 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 2786	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = 𝐹)
8	7	rneqd 5882	. . . 4 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = ran 𝐹)
9	4, 8	eqtrid 2780	. . 3 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran 𝐹)
10	3, 9	syl 17	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran 𝐹)
11		subgrcl 19046	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12		conjghm.p	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
13		conjghm.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝐺)
14		eqid 2733	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
15	1, 12, 13, 14	conjghm 19163	. . . . 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 580	. . . 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 494	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ∈ (𝐺 GrpHom 𝐺))
18		simpl 482	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
19		ghmima 19151	. . 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 584	. 2 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) ∈ (SubGrp‘𝐺))
21	10, 20	eqeltrrd 2834	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2113   ⊆ wss 3898   ↦ cmpt 5174  ran crn 5620   ↾ cres 5621   “ cima 5622  –1-1-onto→wf1o 6485  ‘cfv 6486  (class class class)co 7352  Basecbs 17122  +_gcplusg 17163  Grpcgrp 18848  -_gcsg 18850  SubGrpcsubg 19035   GrpHom cghm 19126

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2705  ax-sep 5236  ax-nul 5246  ax-pow 5305  ax-pr 5372  ax-un 7674  ax-cnex 11069  ax-resscn 11070  ax-1cn 11071  ax-icn 11072  ax-addcl 11073  ax-addrcl 11074  ax-mulcl 11075  ax-mulrcl 11076  ax-mulcom 11077  ax-addass 11078  ax-mulass 11079  ax-distr 11080  ax-i2m1 11081  ax-1ne0 11082  ax-1rid 11083  ax-rnegex 11084  ax-rrecex 11085  ax-cnre 11086  ax-pre-lttri 11087  ax-pre-lttrn 11088  ax-pre-ltadd 11089  ax-pre-mulgt0 11090

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2725  df-clel 2808  df-nfc 2882  df-ne 2930  df-nel 3034  df-ral 3049  df-rex 3058  df-rmo 3347  df-reu 3348  df-rab 3397  df-v 3439  df-sbc 3738  df-csb 3847  df-dif 3901  df-un 3903  df-in 3905  df-ss 3915  df-pss 3918  df-nul 4283  df-if 4475  df-pw 4551  df-sn 4576  df-pr 4578  df-op 4582  df-uni 4859  df-iun 4943  df-br 5094  df-opab 5156  df-mpt 5175  df-tr 5201  df-id 5514  df-eprel 5519  df-po 5527  df-so 5528  df-fr 5572  df-we 5574  df-xp 5625  df-rel 5626  df-cnv 5627  df-co 5628  df-dm 5629  df-rn 5630  df-res 5631  df-ima 5632  df-pred 6253  df-ord 6314  df-on 6315  df-lim 6316  df-suc 6317  df-iota 6442  df-fun 6488  df-fn 6489  df-f 6490  df-f1 6491  df-fo 6492  df-f1o 6493  df-fv 6494  df-riota 7309  df-ov 7355  df-oprab 7356  df-mpo 7357  df-om 7803  df-1st 7927  df-2nd 7928  df-frecs 8217  df-wrecs 8248  df-recs 8297  df-rdg 8335  df-er 8628  df-map 8758  df-en 8876  df-dom 8877  df-sdom 8878  df-pnf 11155  df-mnf 11156  df-xr 11157  df-ltxr 11158  df-le 11159  df-sub 11353  df-neg 11354  df-nn 12133  df-2 12195  df-sets 17077  df-slot 17095  df-ndx 17107  df-base 17123  df-ress 17144  df-plusg 17176  df-0g 17347  df-mgm 18550  df-sgrp 18629  df-mnd 18645  df-grp 18851  df-minusg 18852  df-sbg 18853  df-subg 19038  df-ghm 19127

This theorem is referenced by:  slwhash  19538  sylow2  19540  sylow3lem1  19541