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

Theorem qusgrp 17915
Description: If 𝑌 is a normal subgroup of 𝐺, then 𝐻 = 𝐺 / 𝑌 is a group, called the quotient of 𝐺 by 𝑌. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Aug-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
qusgrp.h 𝐻 = (𝐺 /s (𝐺 ~QG 𝑆))
Assertion
Ref Expression
qusgrp (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 ∈ Grp)

Proof of Theorem qusgrp
Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 𝑢 𝑣 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 qusgrp.h . . . 4 𝐻 = (𝐺 /s (𝐺 ~QG 𝑆))
21a1i 11 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 = (𝐺 /s (𝐺 ~QG 𝑆)))
3 eqidd 2766 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺))
4 eqidd 2766 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (+g𝐺) = (+g𝐺))
5 nsgsubg 17892 . . . 4 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6 eqid 2765 . . . . 5 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
7 eqid 2765 . . . . 5 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
86, 7eqger 17910 . . . 4 (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
95, 8syl 17 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
10 subgrcl 17865 . . . 4 (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
115, 10syl 17 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12 eqid 2765 . . . 4 (+g𝐺) = (+g𝐺)
136, 7, 12eqgcpbl 17914 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → ((𝑎(𝐺 ~QG 𝑆)𝑐𝑏(𝐺 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(+g𝐺)𝑏)(𝐺 ~QG 𝑆)(𝑐(+g𝐺)𝑑)))
146, 12grpcl 17699 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
1511, 14syl3an1 1202 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
169adantr 472 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
1711adantr 472 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝐺 ∈ Grp)
18 simpr1 1248 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
19 simpr2 1250 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑣 ∈ (Base‘𝐺))
2017, 18, 19, 14syl3anc 1490 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
21 simpr3 1252 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))
226, 12grpcl 17699 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺)) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
2317, 20, 21, 22syl3anc 1490 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
2416, 23erref 7967 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤)(𝐺 ~QG 𝑆)((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤))
256, 12grpass 17700 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) = (𝑢(+g𝐺)(𝑣(+g𝐺)𝑤)))
2611, 25sylan 575 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) = (𝑢(+g𝐺)(𝑣(+g𝐺)𝑤)))
2724, 26breqtrd 4835 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤)(𝐺 ~QG 𝑆)(𝑢(+g𝐺)(𝑣(+g𝐺)𝑤)))
28 eqid 2765 . . . . 5 (0g𝐺) = (0g𝐺)
296, 28grpidcl 17719 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
3011, 29syl 17 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
316, 12, 28grplid 17721 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢) = 𝑢)
3211, 31sylan 575 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢) = 𝑢)
339adantr 472 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
34 simpr 477 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
3533, 34erref 7967 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
3632, 35eqbrtrd 4831 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
37 eqid 2765 . . . . 5 (invg𝐺) = (invg𝐺)
386, 37grpinvcl 17736 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
3911, 38sylan 575 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
406, 12, 28, 37grplinv 17737 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg𝐺)‘𝑢)(+g𝐺)𝑢) = (0g𝐺))
4111, 40sylan 575 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg𝐺)‘𝑢)(+g𝐺)𝑢) = (0g𝐺))
4230adantr 472 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
4333, 42erref 7967 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g𝐺)(𝐺 ~QG 𝑆)(0g𝐺))
4441, 43eqbrtrd 4831 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg𝐺)‘𝑢)(+g𝐺)𝑢)(𝐺 ~QG 𝑆)(0g𝐺))
452, 3, 4, 9, 11, 13, 15, 27, 30, 36, 39, 44qusgrp2 17802 . 2 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐻 ∈ Grp ∧ [(0g𝐺)](𝐺 ~QG 𝑆) = (0g𝐻)))
4645simpld 488 1 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 ∈ Grp)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 384  w3a 1107   = wceq 1652  wcel 2155  cfv 6068  (class class class)co 6842   Er wer 7944  [cec 7945  Basecbs 16132  +gcplusg 16216  0gc0g 16368   /s cqus 16433  Grpcgrp 17691  invgcminusg 17692  SubGrpcsubg 17854  NrmSGrpcnsg 17855   ~QG cqg 17856
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1890  ax-4 1904  ax-5 2005  ax-6 2069  ax-7 2105  ax-8 2157  ax-9 2164  ax-10 2183  ax-11 2198  ax-12 2211  ax-13 2352  ax-ext 2743  ax-rep 4930  ax-sep 4941  ax-nul 4949  ax-pow 5001  ax-pr 5062  ax-un 7147  ax-cnex 10245  ax-resscn 10246  ax-1cn 10247  ax-icn 10248  ax-addcl 10249  ax-addrcl 10250  ax-mulcl 10251  ax-mulrcl 10252  ax-mulcom 10253  ax-addass 10254  ax-mulass 10255  ax-distr 10256  ax-i2m1 10257  ax-1ne0 10258  ax-1rid 10259  ax-rnegex 10260  ax-rrecex 10261  ax-cnre 10262  ax-pre-lttri 10263  ax-pre-lttrn 10264  ax-pre-ltadd 10265  ax-pre-mulgt0 10266
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 874  df-3or 1108  df-3an 1109  df-tru 1656  df-ex 1875  df-nf 1879  df-sb 2062  df-mo 2565  df-eu 2582  df-clab 2752  df-cleq 2758  df-clel 2761  df-nfc 2896  df-ne 2938  df-nel 3041  df-ral 3060  df-rex 3061  df-reu 3062  df-rmo 3063  df-rab 3064  df-v 3352  df-sbc 3597  df-csb 3692  df-dif 3735  df-un 3737  df-in 3739  df-ss 3746  df-pss 3748  df-nul 4080  df-if 4244  df-pw 4317  df-sn 4335  df-pr 4337  df-tp 4339  df-op 4341  df-uni 4595  df-int 4634  df-iun 4678  df-br 4810  df-opab 4872  df-mpt 4889  df-tr 4912  df-id 5185  df-eprel 5190  df-po 5198  df-so 5199  df-fr 5236  df-we 5238  df-xp 5283  df-rel 5284  df-cnv 5285  df-co 5286  df-dm 5287  df-rn 5288  df-res 5289  df-ima 5290  df-pred 5865  df-ord 5911  df-on 5912  df-lim 5913  df-suc 5914  df-iota 6031  df-fun 6070  df-fn 6071  df-f 6072  df-f1 6073  df-fo 6074  df-f1o 6075  df-fv 6076  df-riota 6803  df-ov 6845  df-oprab 6846  df-mpt2 6847  df-om 7264  df-1st 7366  df-2nd 7367  df-wrecs 7610  df-recs 7672  df-rdg 7710  df-1o 7764  df-oadd 7768  df-er 7947  df-ec 7949  df-qs 7953  df-en 8161  df-dom 8162  df-sdom 8163  df-fin 8164  df-sup 8555  df-inf 8556  df-pnf 10330  df-mnf 10331  df-xr 10332  df-ltxr 10333  df-le 10334  df-sub 10522  df-neg 10523  df-nn 11275  df-2 11335  df-3 11336  df-4 11337  df-5 11338  df-6 11339  df-7 11340  df-8 11341  df-9 11342  df-n0 11539  df-z 11625  df-dec 11741  df-uz 11887  df-fz 12534  df-struct 16134  df-ndx 16135  df-slot 16136  df-base 16138  df-sets 16139  df-ress 16140  df-plusg 16229  df-mulr 16230  df-sca 16232  df-vsca 16233  df-ip 16234  df-tset 16235  df-ple 16236  df-ds 16238  df-0g 16370  df-imas 16436  df-qus 16437  df-mgm 17510  df-sgrp 17552  df-mnd 17563  df-grp 17694  df-minusg 17695  df-subg 17857  df-nsg 17858  df-eqg 17859
This theorem is referenced by:  qus0  17918  qusinv  17919  qusghm  17963  qusabl  18534  rzgrp  20243  qustgplem  22203
  Copyright terms: Public domain W3C validator