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

Theorem nsgacs 19042
Description: Normal subgroups form an algebraic closure system. (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Sep-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
subgacs.b 𝐡 = (Baseβ€˜πΊ)
Assertion
Ref Expression
nsgacs (𝐺 ∈ Grp β†’ (NrmSGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜π΅))

Proof of Theorem nsgacs
Dummy variables 𝑠 π‘₯ 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 subgacs.b . . . . . . . . 9 𝐡 = (Baseβ€˜πΊ)
21subgss 19007 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) β†’ 𝑠 βŠ† 𝐡)
3 velpw 4608 . . . . . . . 8 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐡 ↔ 𝑠 βŠ† 𝐡)
42, 3sylibr 233 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) β†’ 𝑠 ∈ 𝒫 𝐡)
5 eleq2w 2818 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = 𝑠 β†’ (((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧 ↔ ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
65raleqbi1dv 3334 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 𝑠 β†’ (βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧 ↔ βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
76ralbidv 3178 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑠 β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧 ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
87elrab3 3685 . . . . . . 7 (𝑠 ∈ 𝒫 𝐡 β†’ (𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧} ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
94, 8syl 17 . . . . . 6 (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) β†’ (𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧} ↔ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
109bicomd 222 . . . . 5 (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) β†’ (βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠 ↔ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}))
1110pm5.32i 576 . . . 4 ((𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}))
12 eqid 2733 . . . . 5 (+gβ€˜πΊ) = (+gβ€˜πΊ)
13 eqid 2733 . . . . 5 (-gβ€˜πΊ) = (-gβ€˜πΊ)
141, 12, 13isnsg3 19040 . . . 4 (𝑠 ∈ (NrmSGrpβ€˜πΊ) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑠 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑠))
15 elin 3965 . . . 4 (𝑠 ∈ ((SubGrpβ€˜πΊ) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrpβ€˜πΊ) ∧ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}))
1611, 14, 153bitr4i 303 . . 3 (𝑠 ∈ (NrmSGrpβ€˜πΊ) ↔ 𝑠 ∈ ((SubGrpβ€˜πΊ) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}))
1716eqriv 2730 . 2 (NrmSGrpβ€˜πΊ) = ((SubGrpβ€˜πΊ) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧})
181fvexi 6906 . . . 4 𝐡 ∈ V
19 mreacs 17602 . . . 4 (𝐡 ∈ V β†’ (ACSβ€˜π΅) ∈ (Mooreβ€˜π’« 𝐡))
2018, 19mp1i 13 . . 3 (𝐺 ∈ Grp β†’ (ACSβ€˜π΅) ∈ (Mooreβ€˜π’« 𝐡))
211subgacs 19041 . . 3 (𝐺 ∈ Grp β†’ (SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜π΅))
22 simpl 484 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯ ∈ 𝐡 ∧ 𝑦 ∈ 𝐡)) β†’ 𝐺 ∈ Grp)
231, 12grpcl 18827 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ Grp ∧ π‘₯ ∈ 𝐡 ∧ 𝑦 ∈ 𝐡) β†’ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝐡)
24233expb 1121 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯ ∈ 𝐡 ∧ 𝑦 ∈ 𝐡)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝐡)
25 simprl 770 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯ ∈ 𝐡 ∧ 𝑦 ∈ 𝐡)) β†’ π‘₯ ∈ 𝐡)
261, 13grpsubcl 18903 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ 𝐡 ∧ π‘₯ ∈ 𝐡) β†’ ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝐡)
2722, 24, 25, 26syl3anc 1372 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (π‘₯ ∈ 𝐡 ∧ 𝑦 ∈ 𝐡)) β†’ ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝐡)
2827ralrimivva 3201 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝐡 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝐡)
29 acsfn1c 17606 . . . 4 ((𝐡 ∈ V ∧ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝐡 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝐡) β†’ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧} ∈ (ACSβ€˜π΅))
3018, 28, 29sylancr 588 . . 3 (𝐺 ∈ Grp β†’ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧} ∈ (ACSβ€˜π΅))
31 mreincl 17543 . . 3 (((ACSβ€˜π΅) ∈ (Mooreβ€˜π’« 𝐡) ∧ (SubGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜π΅) ∧ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧} ∈ (ACSβ€˜π΅)) β†’ ((SubGrpβ€˜πΊ) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}) ∈ (ACSβ€˜π΅))
3220, 21, 30, 31syl3anc 1372 . 2 (𝐺 ∈ Grp β†’ ((SubGrpβ€˜πΊ) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐡 ∣ βˆ€π‘₯ ∈ 𝐡 βˆ€π‘¦ ∈ 𝑧 ((π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦)(-gβ€˜πΊ)π‘₯) ∈ 𝑧}) ∈ (ACSβ€˜π΅))
3317, 32eqeltrid 2838 1 (𝐺 ∈ Grp β†’ (NrmSGrpβ€˜πΊ) ∈ (ACSβ€˜π΅))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  βˆ€wral 3062  {crab 3433  Vcvv 3475   ∩ cin 3948   βŠ† wss 3949  π’« cpw 4603  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  Basecbs 17144  +gcplusg 17197  Moorecmre 17526  ACScacs 17529  Grpcgrp 18819  -gcsg 18821  SubGrpcsubg 19000  NrmSGrpcnsg 19001
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-int 4952  df-iun 5000  df-iin 5001  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-1o 8466  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-nn 12213  df-2 12275  df-sets 17097  df-slot 17115  df-ndx 17127  df-base 17145  df-ress 17174  df-plusg 17210  df-0g 17387  df-mre 17530  df-mrc 17531  df-acs 17533  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-submnd 18672  df-grp 18822  df-minusg 18823  df-sbg 18824  df-subg 19003  df-nsg 19004
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator