Theorem conjsubg 19233

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 19110	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
3	2	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4		df-ima 5667	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆)
5		resmpt 6024	. . . . . 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 2788	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = 𝐹)
8	7	rneqd 5918	. . . 4 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = ran 𝐹)
9	4, 8	eqtrid 2782	. . 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 19114	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12		conjghm.p	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
13		conjghm.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝐺)
14		eqid 2735	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
15	1, 12, 13, 14	conjghm 19232	. . . . 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 19220	. . 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 2835	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ⊆ wss 3926   ↦ cmpt 5201  ran crn 5655   ↾ cres 5656   “ cima 5657  –1-1-onto→wf1o 6530  ‘cfv 6531  (class class class)co 7405  Basecbs 17228  +_gcplusg 17271  Grpcgrp 18916  -_gcsg 18918  SubGrpcsubg 19103   GrpHom cghm 19195

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7729  ax-cnex 11185  ax-resscn 11186  ax-1cn 11187  ax-icn 11188  ax-addcl 11189  ax-addrcl 11190  ax-mulcl 11191  ax-mulrcl 11192  ax-mulcom 11193  ax-addass 11194  ax-mulass 11195  ax-distr 11196  ax-i2m1 11197  ax-1ne0 11198  ax-1rid 11199  ax-rnegex 11200  ax-rrecex 11201  ax-cnre 11202  ax-pre-lttri 11203  ax-pre-lttrn 11204  ax-pre-ltadd 11205  ax-pre-mulgt0 11206

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6484  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7362  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-om 7862  df-1st 7988  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-er 8719  df-map 8842  df-en 8960  df-dom 8961  df-sdom 8962  df-pnf 11271  df-mnf 11272  df-xr 11273  df-ltxr 11274  df-le 11275  df-sub 11468  df-neg 11469  df-nn 12241  df-2 12303  df-sets 17183  df-slot 17201  df-ndx 17213  df-base 17229  df-ress 17252  df-plusg 17284  df-0g 17455  df-mgm 18618  df-sgrp 18697  df-mnd 18713  df-grp 18919  df-minusg 18920  df-sbg 18921  df-subg 19106  df-ghm 19196

This theorem is referenced by:  slwhash  19605  sylow2  19607  sylow3lem1  19608