Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  grplsmid Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem grplsmid 31731
Description: The direct sum of an element 𝑋 of a subgroup 𝐴 is the subgroup itself. (Contributed by Thierry Arnoux, 27-Jul-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
grplsmid.p = (LSSum‘𝐺)
Assertion
Ref Expression
grplsmid ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → ({𝑋} 𝐴) = 𝐴)

Proof of Theorem grplsmid
Dummy variables 𝑥 𝑎 𝑜 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 subgrcl 18836 . . . . 5 (𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
21adantr 481 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → 𝐺 ∈ Grp)
3 eqid 2737 . . . . . . 7 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
43subgss 18832 . . . . . 6 (𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐴 ⊆ (Base‘𝐺))
54sselda 3931 . . . . 5 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐺))
65snssd 4754 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → {𝑋} ⊆ (Base‘𝐺))
74adantr 481 . . . 4 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → 𝐴 ⊆ (Base‘𝐺))
8 eqid 2737 . . . . 5 (+g𝐺) = (+g𝐺)
9 grplsmid.p . . . . 5 = (LSSum‘𝐺)
103, 8, 9lsmelvalx 19321 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ {𝑋} ⊆ (Base‘𝐺) ∧ 𝐴 ⊆ (Base‘𝐺)) → (𝑥 ∈ ({𝑋} 𝐴) ↔ ∃𝑜 ∈ {𝑋}∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎)))
112, 6, 7, 10syl3anc 1370 . . 3 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → (𝑥 ∈ ({𝑋} 𝐴) ↔ ∃𝑜 ∈ {𝑋}∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎)))
12 oveq1 7324 . . . . . . 7 (𝑜 = 𝑋 → (𝑜(+g𝐺)𝑎) = (𝑋(+g𝐺)𝑎))
1312eqeq2d 2748 . . . . . 6 (𝑜 = 𝑋 → (𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎) ↔ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)))
1413rexbidv 3172 . . . . 5 (𝑜 = 𝑋 → (∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎) ↔ ∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)))
1514rexsng 4620 . . . 4 (𝑋𝐴 → (∃𝑜 ∈ {𝑋}∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎) ↔ ∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)))
1615adantl 482 . . 3 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → (∃𝑜 ∈ {𝑋}∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑜(+g𝐺)𝑎) ↔ ∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)))
17 simpr 485 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑎𝐴) ∧ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)) → 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎))
188subgcl 18841 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴𝑎𝐴) → (𝑋(+g𝐺)𝑎) ∈ 𝐴)
1918ad4ant123 1171 . . . . . 6 ((((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑎𝐴) ∧ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)) → (𝑋(+g𝐺)𝑎) ∈ 𝐴)
2017, 19eqeltrd 2838 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑎𝐴) ∧ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)) → 𝑥𝐴)
2120r19.29an 3152 . . . 4 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ ∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎)) → 𝑥𝐴)
22 simpll 764 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺))
23 eqid 2737 . . . . . . . 8 (invg𝐺) = (invg𝐺)
2423subginvcl 18840 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → ((invg𝐺)‘𝑋) ∈ 𝐴)
2524adantr 481 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → ((invg𝐺)‘𝑋) ∈ 𝐴)
26 simpr 485 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥𝐴)
278subgcl 18841 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ ((invg𝐺)‘𝑋) ∈ 𝐴𝑥𝐴) → (((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥) ∈ 𝐴)
2822, 25, 26, 27syl3anc 1370 . . . . 5 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → (((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥) ∈ 𝐴)
29 oveq2 7325 . . . . . . 7 (𝑎 = (((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥) → (𝑋(+g𝐺)𝑎) = (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥)))
3029eqeq2d 2748 . . . . . 6 (𝑎 = (((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥) → (𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎) ↔ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥))))
3130adantl 482 . . . . 5 ((((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) ∧ 𝑎 = (((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥)) → (𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎) ↔ 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥))))
322adantr 481 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝐺 ∈ Grp)
335adantr 481 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑋 ∈ (Base‘𝐺))
347sselda 3931 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐺))
353, 8, 23grpasscan1 18714 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑋 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥)) = 𝑥)
3632, 33, 34, 35syl3anc 1370 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥)) = 𝑥)
3736eqcomd 2743 . . . . 5 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)(((invg𝐺)‘𝑋)(+g𝐺)𝑥)))
3828, 31, 37rspcedvd 3572 . . . 4 (((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) ∧ 𝑥𝐴) → ∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎))
3921, 38impbida 798 . . 3 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → (∃𝑎𝐴 𝑥 = (𝑋(+g𝐺)𝑎) ↔ 𝑥𝐴))
4011, 16, 393bitrd 304 . 2 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → (𝑥 ∈ ({𝑋} 𝐴) ↔ 𝑥𝐴))
4140eqrdv 2735 1 ((𝐴 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑋𝐴) → ({𝑋} 𝐴) = 𝐴)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1540  wcel 2105  wrex 3071  wss 3897  {csn 4571  cfv 6466  (class class class)co 7317  Basecbs 16989  +gcplusg 17039  Grpcgrp 18653  invgcminusg 18654  SubGrpcsubg 18825  LSSumclsm 19315
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 1912  ax-6 1970  ax-7 2010  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2136  ax-11 2153  ax-12 2170  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5238  ax-nul 5245  ax-pow 5303  ax-pr 5367  ax-un 7630  ax-cnex 11007  ax-resscn 11008  ax-1cn 11009  ax-icn 11010  ax-addcl 11011  ax-addrcl 11012  ax-mulcl 11013  ax-mulrcl 11014  ax-mulcom 11015  ax-addass 11016  ax-mulass 11017  ax-distr 11018  ax-i2m1 11019  ax-1ne0 11020  ax-1rid 11021  ax-rnegex 11022  ax-rrecex 11023  ax-cnre 11024  ax-pre-lttri 11025  ax-pre-lttrn 11026  ax-pre-ltadd 11027  ax-pre-mulgt0 11028
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2067  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2815  df-nfc 2887  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3405  df-v 3443  df-sbc 3727  df-csb 3843  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3916  df-nul 4268  df-if 4472  df-pw 4547  df-sn 4572  df-pr 4574  df-op 4578  df-uni 4851  df-iun 4939  df-br 5088  df-opab 5150  df-mpt 5171  df-tr 5205  df-id 5507  df-eprel 5513  df-po 5521  df-so 5522  df-fr 5563  df-we 5565  df-xp 5614  df-rel 5615  df-cnv 5616  df-co 5617  df-dm 5618  df-rn 5619  df-res 5620  df-ima 5621  df-pred 6225  df-ord 6292  df-on 6293  df-lim 6294  df-suc 6295  df-iota 6418  df-fun 6468  df-fn 6469  df-f 6470  df-f1 6471  df-fo 6472  df-f1o 6473  df-fv 6474  df-riota 7274  df-ov 7320  df-oprab 7321  df-mpo 7322  df-om 7760  df-1st 7878  df-2nd 7879  df-frecs 8146  df-wrecs 8177  df-recs 8251  df-rdg 8290  df-er 8548  df-en 8784  df-dom 8785  df-sdom 8786  df-pnf 11091  df-mnf 11092  df-xr 11093  df-ltxr 11094  df-le 11095  df-sub 11287  df-neg 11288  df-nn 12054  df-2 12116  df-sets 16942  df-slot 16960  df-ndx 16972  df-base 16990  df-ress 17019  df-plusg 17052  df-0g 17229  df-mgm 18403  df-sgrp 18452  df-mnd 18463  df-grp 18656  df-minusg 18657  df-subg 18828  df-lsm 19317
This theorem is referenced by:  nsgmgc  31736  nsgqusf1olem2  31738  nsgqusf1olem3  31739
  Copyright terms: Public domain W3C validator