Theorem nsgacs 18705

Description: Normal subgroups form an algebraic closure system. (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Sep-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
subgacs.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
nsgacs	⊢ (𝐺 ∈ Grp → (NrmSGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))

Proof of Theorem nsgacs

Dummy variables 𝑠 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		subgacs.b	. . . . . . . . 9 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
2	1	subgss 18671	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ⊆ 𝐵)
3		velpw 4535	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝐵 ↔ 𝑠 ⊆ 𝐵)
4	2, 3	sylibr 233	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑠 ∈ 𝒫 𝐵)
5		eleq2w 2822	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑧 = 𝑠 → (((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧 ↔ ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
6	5	raleqbi1dv 3331	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑧 = 𝑠 → (∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
7	6	ralbidv 3120	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 𝑠 → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧 ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
8	7	elrab3 3618	. . . . . . 7 ⊢ (𝑠 ∈ 𝒫 𝐵 → (𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧} ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
9	4, 8	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧} ↔ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
10	9	bicomd 222	. . . . 5 ⊢ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠 ↔ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}))
11	10	pm5.32i 574	. . . 4 ⊢ ((𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}))
12		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
13		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
14	1, 12, 13	isnsg3 18703	. . . 4 ⊢ (𝑠 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑠 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑠))
15		elin 3899	. . . 4 ⊢ (𝑠 ∈ ((SubGrp‘𝐺) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}) ↔ (𝑠 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑠 ∈ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}))
16	11, 14, 15	3bitr4i 302	. . 3 ⊢ (𝑠 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ 𝑠 ∈ ((SubGrp‘𝐺) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}))
17	16	eqriv 2735	. 2 ⊢ (NrmSGrp‘𝐺) = ((SubGrp‘𝐺) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧})
18	1	fvexi 6770	. . . 4 ⊢ 𝐵 ∈ V
19		mreacs 17284	. . . 4 ⊢ (𝐵 ∈ V → (ACS‘𝐵) ∈ (Moore‘𝒫 𝐵))
20	18, 19	mp1i 13	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (ACS‘𝐵) ∈ (Moore‘𝒫 𝐵))
21	1	subgacs 18704	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))
22		simpl 482	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝐺 ∈ Grp)
23	1, 12	grpcl 18500	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)
24	23	3expb 1118	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)
25		simprl 767	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑥 ∈ 𝐵)
26	1, 13	grpsubcl 18570	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
27	22, 24, 25, 26	syl3anc 1369	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
28	27	ralrimivva 3114	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵)
29		acsfn1c 17288	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ V ∧ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝐵 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝐵) → {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧} ∈ (ACS‘𝐵))
30	18, 28, 29	sylancr 586	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧} ∈ (ACS‘𝐵))
31		mreincl 17225	. . 3 ⊢ (((ACS‘𝐵) ∈ (Moore‘𝒫 𝐵) ∧ (SubGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵) ∧ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧} ∈ (ACS‘𝐵)) → ((SubGrp‘𝐺) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}) ∈ (ACS‘𝐵))
32	20, 21, 30, 31	syl3anc 1369	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((SubGrp‘𝐺) ∩ {𝑧 ∈ 𝒫 𝐵 ∣ ∀𝑥 ∈ 𝐵 ∀𝑦 ∈ 𝑧 ((𝑥(+g‘𝐺)𝑦)(-g‘𝐺)𝑥) ∈ 𝑧}) ∈ (ACS‘𝐵))
33	17, 32	eqeltrid 2843	1 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (NrmSGrp‘𝐺) ∈ (ACS‘𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 395   = wceq 1539   ∈ wcel 2108  ∀wral 3063  {crab 3067  Vcvv 3422   ∩ cin 3882   ⊆ wss 3883  𝒫 cpw 4530  ‘cfv 6418  (class class class)co 7255  Basecbs 16840  +_gcplusg 16888  Moorecmre 17208  ACScacs 17211  Grpcgrp 18492  -_gcsg 18494  SubGrpcsubg 18664  NrmSGrpcnsg 18665

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1799  ax-4 1813  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2139  ax-11 2156  ax-12 2173  ax-ext 2709  ax-sep 5218  ax-nul 5225  ax-pow 5283  ax-pr 5347  ax-un 7566  ax-cnex 10858  ax-resscn 10859  ax-1cn 10860  ax-icn 10861  ax-addcl 10862  ax-addrcl 10863  ax-mulcl 10864  ax-mulrcl 10865  ax-mulcom 10866  ax-addass 10867  ax-mulass 10868  ax-distr 10869  ax-i2m1 10870  ax-1ne0 10871  ax-1rid 10872  ax-rnegex 10873  ax-rrecex 10874  ax-cnre 10875  ax-pre-lttri 10876  ax-pre-lttrn 10877  ax-pre-ltadd 10878  ax-pre-mulgt0 10879

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1784  df-nf 1788  df-sb 2069  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2817  df-nfc 2888  df-ne 2943  df-nel 3049  df-ral 3068  df-rex 3069  df-reu 3070  df-rmo 3071  df-rab 3072  df-v 3424  df-sbc 3712  df-csb 3829  df-dif 3886  df-un 3888  df-in 3890  df-ss 3900  df-pss 3902  df-nul 4254  df-if 4457  df-pw 4532  df-sn 4559  df-pr 4561  df-tp 4563  df-op 4565  df-uni 4837  df-int 4877  df-iun 4923  df-iin 4924  df-br 5071  df-opab 5133  df-mpt 5154  df-tr 5188  df-id 5480  df-eprel 5486  df-po 5494  df-so 5495  df-fr 5535  df-we 5537  df-xp 5586  df-rel 5587  df-cnv 5588  df-co 5589  df-dm 5590  df-rn 5591  df-res 5592  df-ima 5593  df-pred 6191  df-ord 6254  df-on 6255  df-lim 6256  df-suc 6257  df-iota 6376  df-fun 6420  df-fn 6421  df-f 6422  df-f1 6423  df-fo 6424  df-f1o 6425  df-fv 6426  df-riota 7212  df-ov 7258  df-oprab 7259  df-mpo 7260  df-om 7688  df-1st 7804  df-2nd 7805  df-frecs 8068  df-wrecs 8099  df-recs 8173  df-rdg 8212  df-1o 8267  df-er 8456  df-en 8692  df-dom 8693  df-sdom 8694  df-fin 8695  df-pnf 10942  df-mnf 10943  df-xr 10944  df-ltxr 10945  df-le 10946  df-sub 11137  df-neg 11138  df-nn 11904  df-2 11966  df-sets 16793  df-slot 16811  df-ndx 16823  df-base 16841  df-ress 16868  df-plusg 16901  df-0g 17069  df-mre 17212  df-mrc 17213  df-acs 17215  df-mgm 18241  df-sgrp 18290  df-mnd 18301  df-submnd 18346  df-grp 18495  df-minusg 18496  df-sbg 18497  df-subg 18667  df-nsg 18668

This theorem is referenced by: (None)