MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gastacos Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gastacos 18431
Description: Write the coset relation for the stabilizer subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
gasta.1 𝑋 = (Base‘𝐺)
gasta.2 𝐻 = {𝑢𝑋 ∣ (𝑢 𝐴) = 𝐴}
orbsta.r = (𝐺 ~QG 𝐻)
Assertion
Ref Expression
gastacos ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐵 𝐶 ↔ (𝐵 𝐴) = (𝐶 𝐴)))
Distinct variable groups:   𝑢,   𝑢,𝐴   𝑢,𝐺   𝑢,𝐵   𝑢,𝑋   𝑢,𝐶
Allowed substitution hints:   (𝑢)   𝐻(𝑢)   𝑌(𝑢)

Proof of Theorem gastacos
StepHypRef Expression
1 gasta.1 . . . . . . 7 𝑋 = (Base‘𝐺)
2 gasta.2 . . . . . . 7 𝐻 = {𝑢𝑋 ∣ (𝑢 𝐴) = 𝐴}
31, 2gastacl 18430 . . . . . 6 (( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) → 𝐻 ∈ (SubGrp‘𝐺))
43adantr 484 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐻 ∈ (SubGrp‘𝐺))
5 subgrcl 18275 . . . . 5 (𝐻 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
64, 5syl 17 . . . 4 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐺 ∈ Grp)
71subgss 18271 . . . . 5 (𝐻 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐻𝑋)
84, 7syl 17 . . . 4 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐻𝑋)
9 eqid 2822 . . . . 5 (invg𝐺) = (invg𝐺)
10 eqid 2822 . . . . 5 (+g𝐺) = (+g𝐺)
11 orbsta.r . . . . 5 = (𝐺 ~QG 𝐻)
121, 9, 10, 11eqgval 18320 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐻𝑋) → (𝐵 𝐶 ↔ (𝐵𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻)))
136, 8, 12syl2anc 587 . . 3 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐵 𝐶 ↔ (𝐵𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻)))
14 df-3an 1086 . . 3 ((𝐵𝑋𝐶𝑋 ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻) ↔ ((𝐵𝑋𝐶𝑋) ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻))
1513, 14syl6bb 290 . 2 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐵 𝐶 ↔ ((𝐵𝑋𝐶𝑋) ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻)))
16 simpr 488 . . 3 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐵𝑋𝐶𝑋))
1716biantrurd 536 . 2 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻 ↔ ((𝐵𝑋𝐶𝑋) ∧ (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻)))
18 simpll 766 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌))
19 simprl 770 . . . . . 6 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐵𝑋)
201, 9grpinvcl 18142 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵𝑋) → ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋)
216, 19, 20syl2anc 587 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋)
22 simprr 772 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐶𝑋)
23 simplr 768 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → 𝐴𝑌)
241, 10gaass 18418 . . . . 5 (( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ (((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋𝐶𝑋𝐴𝑌)) → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = (((invg𝐺)‘𝐵) (𝐶 𝐴)))
2518, 21, 22, 23, 24syl13anc 1369 . . . 4 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = (((invg𝐺)‘𝐵) (𝐶 𝐴)))
2625eqeq1d 2824 . . 3 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = 𝐴 ↔ (((invg𝐺)‘𝐵) (𝐶 𝐴)) = 𝐴))
271, 10grpcl 18102 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((invg𝐺)‘𝐵) ∈ 𝑋𝐶𝑋) → (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝑋)
286, 21, 22, 27syl3anc 1368 . . . 4 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝑋)
29 oveq1 7147 . . . . . . 7 (𝑢 = (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) → (𝑢 𝐴) = ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴))
3029eqeq1d 2824 . . . . . 6 (𝑢 = (((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) → ((𝑢 𝐴) = 𝐴 ↔ ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = 𝐴))
3130, 2elrab2 3658 . . . . 5 ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻 ↔ ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝑋 ∧ ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = 𝐴))
3231baib 539 . . . 4 ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝑋 → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻 ↔ ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = 𝐴))
3328, 32syl 17 . . 3 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻 ↔ ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) 𝐴) = 𝐴))
341gaf 18416 . . . . . 6 ( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) → :(𝑋 × 𝑌)⟶𝑌)
3518, 34syl 17 . . . . 5 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → :(𝑋 × 𝑌)⟶𝑌)
3635, 22, 23fovrnd 7305 . . . 4 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐶 𝐴) ∈ 𝑌)
371, 9gacan 18426 . . . 4 (( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐴𝑌 ∧ (𝐶 𝐴) ∈ 𝑌)) → ((𝐵 𝐴) = (𝐶 𝐴) ↔ (((invg𝐺)‘𝐵) (𝐶 𝐴)) = 𝐴))
3818, 19, 23, 36, 37syl13anc 1369 . . 3 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((𝐵 𝐴) = (𝐶 𝐴) ↔ (((invg𝐺)‘𝐵) (𝐶 𝐴)) = 𝐴))
3926, 33, 383bitr4d 314 . 2 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → ((((invg𝐺)‘𝐵)(+g𝐺)𝐶) ∈ 𝐻 ↔ (𝐵 𝐴) = (𝐶 𝐴)))
4015, 17, 393bitr2d 310 1 ((( ∈ (𝐺 GrpAct 𝑌) ∧ 𝐴𝑌) ∧ (𝐵𝑋𝐶𝑋)) → (𝐵 𝐶 ↔ (𝐵 𝐴) = (𝐶 𝐴)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2114  {crab 3134  wss 3908   class class class wbr 5042   × cxp 5530  wf 6330  cfv 6334  (class class class)co 7140  Basecbs 16474  +gcplusg 16556  Grpcgrp 18094  invgcminusg 18095  SubGrpcsubg 18264   ~QG cqg 18266   GrpAct cga 18410
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2178  ax-ext 2794  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7446  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2801  df-cleq 2815  df-clel 2894  df-nfc 2962  df-ne 3012  df-nel 3116  df-ral 3135  df-rex 3136  df-reu 3137  df-rmo 3138  df-rab 3139  df-v 3471  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3927  df-nul 4266  df-if 4440  df-pw 4513  df-sn 4540  df-pr 4542  df-tp 4544  df-op 4546  df-uni 4814  df-iun 4896  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5437  df-eprel 5442  df-po 5451  df-so 5452  df-fr 5491  df-we 5493  df-xp 5538  df-rel 5539  df-cnv 5540  df-co 5541  df-dm 5542  df-rn 5543  df-res 5544  df-ima 5545  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6293  df-fun 6336  df-fn 6337  df-f 6338  df-f1 6339  df-fo 6340  df-f1o 6341  df-fv 6342  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-om 7566  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-er 8276  df-map 8395  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-nn 11626  df-2 11688  df-ndx 16477  df-slot 16478  df-base 16480  df-sets 16481  df-ress 16482  df-plusg 16569  df-0g 16706  df-mgm 17843  df-sgrp 17892  df-mnd 17903  df-grp 18097  df-minusg 18098  df-subg 18267  df-eqg 18269  df-ga 18411
This theorem is referenced by:  orbstafun  18432  orbsta  18434
  Copyright terms: Public domain W3C validator