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

Theorem qusgrp 18415
 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 2759 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺))
4 eqidd 2759 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (+g𝐺) = (+g𝐺))
5 nsgsubg 18390 . . . 4 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
6 eqid 2758 . . . . 5 (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
7 eqid 2758 . . . . 5 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
86, 7eqger 18410 . . . 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 18364 . . . 4 (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
115, 10syl 17 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐺 ∈ Grp)
12 eqid 2758 . . . 4 (+g𝐺) = (+g𝐺)
136, 7, 12eqgcpbl 18414 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → ((𝑎(𝐺 ~QG 𝑆)𝑐𝑏(𝐺 ~QG 𝑆)𝑑) → (𝑎(+g𝐺)𝑏)(𝐺 ~QG 𝑆)(𝑐(+g𝐺)𝑑)))
146, 12grpcl 18190 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
1511, 14syl3an1 1160 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
169adantr 484 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
1711adantr 484 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝐺 ∈ Grp)
18 simpr1 1191 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
19 simpr2 1192 . . . . . . 7 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑣 ∈ (Base‘𝐺))
2017, 18, 19, 14syl3anc 1368 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺))
21 simpr3 1193 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))
226, 12grpcl 18190 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢(+g𝐺)𝑣) ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺)) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
2317, 20, 21, 22syl3anc 1368 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) ∈ (Base‘𝐺))
2416, 23erref 8325 . . . 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 18191 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑢 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑣 ∈ (Base‘𝐺) ∧ 𝑤 ∈ (Base‘𝐺))) → ((𝑢(+g𝐺)𝑣)(+g𝐺)𝑤) = (𝑢(+g𝐺)(𝑣(+g𝐺)𝑤)))
2611, 25sylan 583 . . . 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 5062 . . 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 2758 . . . . 5 (0g𝐺) = (0g𝐺)
296, 28grpidcl 18211 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
3011, 29syl 17 . . 3 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
316, 12, 28grplid 18213 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢) = 𝑢)
3211, 31sylan 583 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢) = 𝑢)
339adantr 484 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (𝐺 ~QG 𝑆) Er (Base‘𝐺))
34 simpr 488 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢 ∈ (Base‘𝐺))
3533, 34erref 8325 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → 𝑢(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
3632, 35eqbrtrd 5058 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((0g𝐺)(+g𝐺)𝑢)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑢)
37 eqid 2758 . . . . 5 (invg𝐺) = (invg𝐺)
386, 37grpinvcl 18231 . . . 4 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
3911, 38sylan 583 . . 3 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → ((invg𝐺)‘𝑢) ∈ (Base‘𝐺))
406, 12, 28, 37grplinv 18232 . . . . 5 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg𝐺)‘𝑢)(+g𝐺)𝑢) = (0g𝐺))
4111, 40sylan 583 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (((invg𝐺)‘𝑢)(+g𝐺)𝑢) = (0g𝐺))
4230adantr 484 . . . . 5 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g𝐺) ∈ (Base‘𝐺))
4333, 42erref 8325 . . . 4 ((𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ∧ 𝑢 ∈ (Base‘𝐺)) → (0g𝐺)(𝐺 ~QG 𝑆)(0g𝐺))
4441, 43eqbrtrd 5058 . . 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 18297 . 2 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → (𝐻 ∈ Grp ∧ [(0g𝐺)](𝐺 ~QG 𝑆) = (0g𝐻)))
4645simpld 498 1 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) → 𝐻 ∈ Grp)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  ‘cfv 6340  (class class class)co 7156   Er wer 8302  [cec 8303  Basecbs 16554  +gcplusg 16636  0gc0g 16784   /s cqus 16849  Grpcgrp 18182  invgcminusg 18183  SubGrpcsubg 18353  NrmSGrpcnsg 18354   ~QG cqg 18355 This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-rep 5160  ax-sep 5173  ax-nul 5180  ax-pow 5238  ax-pr 5302  ax-un 7465  ax-cnex 10644  ax-resscn 10645  ax-1cn 10646  ax-icn 10647  ax-addcl 10648  ax-addrcl 10649  ax-mulcl 10650  ax-mulrcl 10651  ax-mulcom 10652  ax-addass 10653  ax-mulass 10654  ax-distr 10655  ax-i2m1 10656  ax-1ne0 10657  ax-1rid 10658  ax-rnegex 10659  ax-rrecex 10660  ax-cnre 10661  ax-pre-lttri 10662  ax-pre-lttrn 10663  ax-pre-ltadd 10664  ax-pre-mulgt0 10665 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-pss 3879  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4888  df-br 5037  df-opab 5099  df-mpt 5117  df-tr 5143  df-id 5434  df-eprel 5439  df-po 5447  df-so 5448  df-fr 5487  df-we 5489  df-xp 5534  df-rel 5535  df-cnv 5536  df-co 5537  df-dm 5538  df-rn 5539  df-res 5540  df-ima 5541  df-pred 6131  df-ord 6177  df-on 6178  df-lim 6179  df-suc 6180  df-iota 6299  df-fun 6342  df-fn 6343  df-f 6344  df-f1 6345  df-fo 6346  df-f1o 6347  df-fv 6348  df-riota 7114  df-ov 7159  df-oprab 7160  df-mpo 7161  df-om 7586  df-1st 7699  df-2nd 7700  df-wrecs 7963  df-recs 8024  df-rdg 8062  df-1o 8118  df-er 8305  df-ec 8307  df-qs 8311  df-en 8541  df-dom 8542  df-sdom 8543  df-fin 8544  df-sup 8952  df-inf 8953  df-pnf 10728  df-mnf 10729  df-xr 10730  df-ltxr 10731  df-le 10732  df-sub 10923  df-neg 10924  df-nn 11688  df-2 11750  df-3 11751  df-4 11752  df-5 11753  df-6 11754  df-7 11755  df-8 11756  df-9 11757  df-n0 11948  df-z 12034  df-dec 12151  df-uz 12296  df-fz 12953  df-struct 16556  df-ndx 16557  df-slot 16558  df-base 16560  df-sets 16561  df-ress 16562  df-plusg 16649  df-mulr 16650  df-sca 16652  df-vsca 16653  df-ip 16654  df-tset 16655  df-ple 16656  df-ds 16658  df-0g 16786  df-imas 16852  df-qus 16853  df-mgm 17931  df-sgrp 17980  df-mnd 17991  df-grp 18185  df-minusg 18186  df-subg 18356  df-nsg 18357  df-eqg 18358 This theorem is referenced by:  qus0  18418  qusinv  18419  qusghm  18475  qusabl  19066  rzgrp  20401  qustgplem  22834  nsgqusf1olem1  31131
 Copyright terms: Public domain W3C validator