Theorem qusgrp 18811

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.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qusgrp.h	. . . 4 ⊢ 𝐻 = (𝐺 /s (𝐺 ~QG 𝑆))
2	1	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 = (𝐺 /s (𝐺 ~QG 𝑆)))
3		eqidd 2739	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺))
4		eqidd 2739	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺))
5		nsgsubg 18786	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
7		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
8	6, 7	eqger 18806	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
9	5, 8	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
10		subgrcl 18760	. . . 4 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
11	5, 10	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12		eqid 2738	. . . 4 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
13	6, 7, 12	eqgcpbl 18810	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → ((𝑎(𝐺 ~QG 𝑆)𝑐 ∧ 𝑏(𝐺 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(+g‘𝐺)𝑏)(𝐺 ~QG 𝑆)(𝑐(+g‘𝐺)𝑑)))
14	6, 12	grpcl 18585	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g‘𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
15	11, 14	syl3an1 1162	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g‘𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
16	9	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
17	11	adantr 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝐺 ∈ Grp)
18		simpr1 1193	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
19		simpr2 1194	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑣 ∈ (Base‘𝐺))
20	17, 18, 19, 14	syl3anc 1370	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝑢(+g‘𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
21		simpr3 1195	. . . . . 6 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))
22	6, 12	grpcl 18585	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢(+g‘𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺)) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
23	17, 20, 21, 22	syl3anc 1370	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
24	16, 23	erref 8518	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤)(𝐺 ~QG 𝑆)((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤))
25	6, 12	grpass 18586	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤) = (𝑢(+g‘𝐺)(𝑣(+g‘𝐺)𝑤)))
26	11, 25	sylan 580	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤) = (𝑢(+g‘𝐺)(𝑣(+g‘𝐺)𝑤)))
27	24, 26	breqtrd 5100	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g‘𝐺)𝑣)(+g‘𝐺)𝑤)(𝐺 ~QG 𝑆)(𝑢(+g‘𝐺)(𝑣(+g‘𝐺)𝑤)))
28		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
29	6, 28	grpidcl 18607	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (0g‘𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
30	11, 29	syl 17	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (0g‘𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
31	6, 12, 28	grplid 18609	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)𝑢) = 𝑢)
32	11, 31	sylan 580	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)𝑢) = 𝑢)
33	9	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
34		simpr 485	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
35	33, 34	erref 8518	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
36	32, 35	eqbrtrd 5096	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g‘𝐺)(+g‘𝐺)𝑢)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
37		eqid 2738	. . . . 5 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
38	6, 37	grpinvcl 18627	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg‘𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
39	11, 38	sylan 580	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg‘𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
40	6, 12, 28, 37	grplinv 18628	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg‘𝐺)‘𝑢)(+g‘𝐺)𝑢) = (0g‘𝐺))
41	11, 40	sylan 580	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg‘𝐺)‘𝑢)(+g‘𝐺)𝑢) = (0g‘𝐺))
42	30	adantr 481	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g‘𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
43	33, 42	erref 8518	. . . 4 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g‘𝐺)(𝐺 ~QG 𝑆)(0g‘𝐺))
44	41, 43	eqbrtrd 5096	. . 3 ⊢ ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg‘𝐺)‘𝑢)(+g‘𝐺)𝑢)(𝐺 ~QG 𝑆)(0g‘𝐺))
45	2, 3, 4, 9, 11, 13, 15, 27, 30, 36, 39, 44	qusgrp2 18693	. 2 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐻 ∈ Grp ∧ [(0g‘𝐺)](𝐺 ~QG 𝑆) = (0g‘𝐻)))
46	45	simpld 495	1 ⊢ (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 ∈ Grp)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  ‘cfv 6433  (class class class)co 7275   Er wer 8495  [cec 8496  Basecbs 16912  +_gcplusg 16962  0_gc0g 17150   /_s cqus 17216  Grpcgrp 18577  inv_gcminusg 18578  SubGrpcsubg 18749  NrmSGrpcnsg 18750   ~_QG cqg 18751

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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-rep 5209  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-tp 4566  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-1st 7831  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-1o 8297  df-er 8498  df-ec 8500  df-qs 8504  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-fin 8737  df-sup 9201  df-inf 9202  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-4 12038  df-5 12039  df-6 12040  df-7 12041  df-8 12042  df-9 12043  df-n0 12234  df-z 12320  df-dec 12438  df-uz 12583  df-fz 13240  df-struct 16848  df-sets 16865  df-slot 16883  df-ndx 16895  df-base 16913  df-ress 16942  df-plusg 16975  df-mulr 16976  df-sca 16978  df-vsca 16979  df-ip 16980  df-tset 16981  df-ple 16982  df-ds 16984  df-0g 17152  df-imas 17219  df-qus 17220  df-mgm 18326  df-sgrp 18375  df-mnd 18386  df-grp 18580  df-minusg 18581  df-subg 18752  df-nsg 18753  df-eqg 18754

This theorem is referenced by:  qus0  18814  qusinv  18815  qusghm  18871  qusabl  19466  rzgrp  20828  qustgplem  23272  nsgqusf1olem1  31598