Theorem conjsubg 19321

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 19194	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
3	2	adantr 485	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → 𝑆 ⊆ 𝑋)
4		df-ima 5676	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) “ 𝑆) = ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆)
5		resmpt 6041	. . . . . 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 2816	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = 𝐹)
8	7	rneqd 5930	. . . 4 ⊢ (𝑆 ⊆ 𝑋 → ran ((𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) ↾ 𝑆) = ran 𝐹)
9	4, 8	eqtrid 2810	. . 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 19198	. . . . 5 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12		conjghm.p	. . . . . 6 ⊢ + = (+g‘𝐺)
13		conjghm.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝐺)
14		eqid 2763	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴)) = (𝑥 ∈ 𝑋 ↦ ((𝐴 + 𝑥) − 𝐴))
15	1, 12, 13, 14	conjghm 19320	. . . . 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 19308	. . 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 2864	1 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝐴 ∈ 𝑋) → ran 𝐹 ∈ (SubGrp‘𝐺))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ⊆ wss 3906   ↦ cmpt 5193  ran crn 5664   ↾ cres 5665   “ cima 5666  –1-1-onto→wf1o 6537  ‘cfv 6538  (class class class)co 7412  Basecbs 17270  +_gcplusg 17311  Grpcgrp 19001  -_gcsg 19003  SubGrpcsubg 19187   GrpHom cghm 19284

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-we 5618  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-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-er 8695  df-map 8827  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-nn 12235  df-2 12304  df-sets 17225  df-slot 17243  df-ndx 17255  df-base 17271  df-ress 17292  df-plusg 17324  df-0g 17495  df-mgm 18699  df-sgrp 18778  df-mnd 18794  df-grp 19004  df-minusg 19005  df-sbg 19006  df-subg 19190  df-ghm 19285

This theorem is referenced by:  slwhash  19695  sylow2  19697  sylow3lem1  19698