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

Theorem imasgrp 19086
Description: The image structure of a group is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 5-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
imasgrp.u (𝜑𝑈 = (𝐹s 𝑅))
imasgrp.v (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
imasgrp.p (𝜑+ = (+g𝑅))
imasgrp.f (𝜑𝐹:𝑉onto𝐵)
imasgrp.e ((𝜑 ∧ (𝑎𝑉𝑏𝑉) ∧ (𝑝𝑉𝑞𝑉)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑝) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
imasgrp.r (𝜑𝑅 ∈ Grp)
imasgrp.z 0 = (0g𝑅)
Assertion
Ref Expression
imasgrp (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ (𝐹0 ) = (0g𝑈)))
Distinct variable groups:   𝑞,𝑝,𝐵   𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝜑   𝑅,𝑝,𝑞   𝐹,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   + ,𝑝,𝑞   𝑈,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   𝑉,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞   0 ,𝑝,𝑞
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑎,𝑏)   + (𝑎,𝑏)   𝑅(𝑎,𝑏)   0 (𝑎,𝑏)

Proof of Theorem imasgrp
Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 imasgrp.u . 2 (𝜑𝑈 = (𝐹s 𝑅))
2 imasgrp.v . 2 (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
3 imasgrp.p . 2 (𝜑+ = (+g𝑅))
4 imasgrp.f . 2 (𝜑𝐹:𝑉onto𝐵)
5 imasgrp.e . 2 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑉𝑏𝑉) ∧ (𝑝𝑉𝑞𝑉)) → (((𝐹𝑎) = (𝐹𝑝) ∧ (𝐹𝑏) = (𝐹𝑞)) → (𝐹‘(𝑎 + 𝑏)) = (𝐹‘(𝑝 + 𝑞))))
6 imasgrp.r . 2 (𝜑𝑅 ∈ Grp)
763ad2ant1 1132 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑅 ∈ Grp)
8 simp2 1136 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑥𝑉)
923ad2ant1 1132 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
108, 9eleqtrd 2840 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
11 simp3 1137 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑦𝑉)
1211, 9eleqtrd 2840 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
13 eqid 2734 . . . . 5 (Base‘𝑅) = (Base‘𝑅)
14 eqid 2734 . . . . 5 (+g𝑅) = (+g𝑅)
1513, 14grpcl 18971 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑅)) → (𝑥(+g𝑅)𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
167, 10, 12, 15syl3anc 1370 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥(+g𝑅)𝑦) ∈ (Base‘𝑅))
1733ad2ant1 1132 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → + = (+g𝑅))
1817oveqd 7447 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g𝑅)𝑦))
1916, 18, 93eltr4d 2853 . 2 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
206adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑅 ∈ Grp)
21103adant3r3 1183 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
22123adant3r3 1183 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑦 ∈ (Base‘𝑅))
23 simpr3 1195 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧𝑉)
242adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
2523, 24eleqtrd 2840 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧 ∈ (Base‘𝑅))
2613, 14grpass 18972 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑦 ∈ (Base‘𝑅) ∧ 𝑧 ∈ (Base‘𝑅))) → ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
2720, 21, 22, 25, 26syl13anc 1371 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
283adantr 480 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → + = (+g𝑅))
29183adant3r3 1183 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑥 + 𝑦) = (𝑥(+g𝑅)𝑦))
30 eqidd 2735 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑧 = 𝑧)
3128, 29, 30oveq123d 7451 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = ((𝑥(+g𝑅)𝑦)(+g𝑅)𝑧))
32 eqidd 2735 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑥 = 𝑥)
3328oveqd 7447 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑦 + 𝑧) = (𝑦(+g𝑅)𝑧))
3428, 32, 33oveq123d 7451 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)) = (𝑥(+g𝑅)(𝑦(+g𝑅)𝑧)))
3527, 31, 343eqtr4d 2784 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) = (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
3635fveq2d 6910 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → (𝐹‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))))
37 imasgrp.z . . . . 5 0 = (0g𝑅)
3813, 37grpidcl 18995 . . . 4 (𝑅 ∈ Grp → 0 ∈ (Base‘𝑅))
396, 38syl 17 . . 3 (𝜑0 ∈ (Base‘𝑅))
4039, 2eleqtrrd 2841 . 2 (𝜑0𝑉)
413adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → + = (+g𝑅))
4241oveqd 7447 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) = ( 0 (+g𝑅)𝑥))
432eleq2d 2824 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑥𝑉𝑥 ∈ (Base‘𝑅)))
4443biimpa 476 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑥 ∈ (Base‘𝑅))
4513, 14, 37grplid 18997 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → ( 0 (+g𝑅)𝑥) = 𝑥)
466, 44, 45syl2an2r 685 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 (+g𝑅)𝑥) = 𝑥)
4742, 46eqtrd 2774 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) = 𝑥)
4847fveq2d 6910 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝐹‘( 0 + 𝑥)) = (𝐹𝑥))
49 eqid 2734 . . . . 5 (invg𝑅) = (invg𝑅)
5013, 49grpinvcl 19017 . . . 4 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
516, 44, 50syl2an2r 685 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ (Base‘𝑅))
522adantr 480 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑉 = (Base‘𝑅))
5351, 52eleqtrrd 2841 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → ((invg𝑅)‘𝑥) ∈ 𝑉)
5441oveqd 7447 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥) = (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥))
5513, 14, 37, 49grplinv 19019 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝑅)) → (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥) = 0 )
566, 44, 55syl2an2r 685 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥)(+g𝑅)𝑥) = 0 )
5754, 56eqtrd 2774 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → (((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥) = 0 )
5857fveq2d 6910 . 2 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝐹‘(((invg𝑅)‘𝑥) + 𝑥)) = (𝐹0 ))
591, 2, 3, 4, 5, 6, 19, 36, 40, 48, 53, 58imasgrp2 19085 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ (𝐹0 ) = (0g𝑈)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1086   = wceq 1536  wcel 2105  ontowfo 6560  cfv 6562  (class class class)co 7430  Basecbs 17244  +gcplusg 17297  0gc0g 17485  s cimas 17550  Grpcgrp 18963  invgcminusg 18964
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-rep 5284  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-tp 4635  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-1o 8504  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-fin 8987  df-sup 9479  df-inf 9480  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-nn 12264  df-2 12326  df-3 12327  df-4 12328  df-5 12329  df-6 12330  df-7 12331  df-8 12332  df-9 12333  df-n0 12524  df-z 12611  df-dec 12731  df-uz 12876  df-fz 13544  df-struct 17180  df-slot 17215  df-ndx 17227  df-base 17245  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-0g 17487  df-imas 17554  df-mgm 18665  df-sgrp 18744  df-mnd 18760  df-grp 18966  df-minusg 18967
This theorem is referenced by:  imasgrpf1  19087  imasabl  19908  imasring  20343  imaslmod  33360  imasghm  33362  imasgim  43088
  Copyright terms: Public domain W3C validator