MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  qusgrp2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem qusgrp2 18335
Description: Prove that a quotient structure is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015.) (Revised by Mario Carneiro, 12-Aug-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
qusgrp2.u (𝜑𝑈 = (𝑅 /s ))
qusgrp2.v (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
qusgrp2.p (𝜑+ = (+g𝑅))
qusgrp2.r (𝜑 Er 𝑉)
qusgrp2.x (𝜑𝑅𝑋)
qusgrp2.e (𝜑 → ((𝑎 𝑝𝑏 𝑞) → (𝑎 + 𝑏) (𝑝 + 𝑞)))
qusgrp2.1 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
qusgrp2.2 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
qusgrp2.3 (𝜑0𝑉)
qusgrp2.4 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) 𝑥)
qusgrp2.5 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑁𝑉)
qusgrp2.6 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝑁 + 𝑥) 0 )
Assertion
Ref Expression
qusgrp2 (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ [ 0 ] = (0g𝑈)))
Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧,   0 ,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥   𝑁,𝑝   𝑅,𝑝,𝑞   + ,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦   𝜑,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝑉,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧   𝑈,𝑎,𝑏,𝑝,𝑞,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   + (𝑧)   𝑅(𝑥,𝑦,𝑧,𝑎,𝑏)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑧,𝑞,𝑎,𝑏)   𝑋(𝑥,𝑦,𝑧,𝑞,𝑝,𝑎,𝑏)   0 (𝑦,𝑧)

Proof of Theorem qusgrp2
Dummy variable 𝑢 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 qusgrp2.u . . . 4 (𝜑𝑈 = (𝑅 /s ))
2 qusgrp2.v . . . 4 (𝜑𝑉 = (Base‘𝑅))
3 eqid 2738 . . . 4 (𝑢𝑉 ↦ [𝑢] ) = (𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )
4 qusgrp2.r . . . . 5 (𝜑 Er 𝑉)
5 fvex 6687 . . . . . 6 (Base‘𝑅) ∈ V
62, 5eqeltrdi 2841 . . . . 5 (𝜑𝑉 ∈ V)
7 erex 8344 . . . . 5 ( Er 𝑉 → (𝑉 ∈ V → ∈ V))
84, 6, 7sylc 65 . . . 4 (𝜑 ∈ V)
9 qusgrp2.x . . . 4 (𝜑𝑅𝑋)
101, 2, 3, 8, 9qusval 16918 . . 3 (𝜑𝑈 = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] ) “s 𝑅))
11 qusgrp2.p . . 3 (𝜑+ = (+g𝑅))
121, 2, 3, 8, 9quslem 16919 . . 3 (𝜑 → (𝑢𝑉 ↦ [𝑢] ):𝑉onto→(𝑉 / ))
13 qusgrp2.1 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉𝑦𝑉) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
14133expb 1121 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ 𝑉)
15 qusgrp2.e . . . 4 (𝜑 → ((𝑎 𝑝𝑏 𝑞) → (𝑎 + 𝑏) (𝑝 + 𝑞)))
164, 6, 3, 14, 15ercpbl 16925 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑎𝑉𝑏𝑉) ∧ (𝑝𝑉𝑞𝑉)) → ((((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑎) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑝) ∧ ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑏) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑞)) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑎 + 𝑏)) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑝 + 𝑞))))
174adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → Er 𝑉)
18 qusgrp2.2 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑥 + 𝑦) + 𝑧) (𝑥 + (𝑦 + 𝑧)))
1917, 18erthi 8371 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → [((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)] = [(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))] )
206adantr 484 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → 𝑉 ∈ V)
2117, 20, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = [((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)] )
2217, 20, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))) = [(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))] )
2319, 21, 223eqtr4d 2783 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑥𝑉𝑦𝑉𝑧𝑉)) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘((𝑥 + 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑥 + (𝑦 + 𝑧))))
24 qusgrp2.3 . . 3 (𝜑0𝑉)
254adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → Er 𝑉)
26 qusgrp2.4 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → ( 0 + 𝑥) 𝑥)
2725, 26erthi 8371 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → [( 0 + 𝑥)] = [𝑥] )
286adantr 484 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑉 ∈ V)
2925, 28, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘( 0 + 𝑥)) = [( 0 + 𝑥)] )
3025, 28, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑥) = [𝑥] )
3127, 29, 303eqtr4d 2783 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘( 0 + 𝑥)) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘𝑥))
32 qusgrp2.5 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → 𝑁𝑉)
33 qusgrp2.6 . . . . . 6 ((𝜑𝑥𝑉) → (𝑁 + 𝑥) 0 )
3425, 33ersym 8332 . . . . 5 ((𝜑𝑥𝑉) → 0 (𝑁 + 𝑥))
3525, 34erthi 8371 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → [ 0 ] = [(𝑁 + 𝑥)] )
3625, 28, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ) = [ 0 ] )
3725, 28, 3divsfval 16923 . . . 4 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑁 + 𝑥)) = [(𝑁 + 𝑥)] )
3835, 36, 373eqtr4rd 2784 . . 3 ((𝜑𝑥𝑉) → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘(𝑁 + 𝑥)) = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ))
3910, 2, 11, 12, 16, 9, 13, 23, 24, 31, 32, 38imasgrp2 18332 . 2 (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ) = (0g𝑈)))
404, 6, 3divsfval 16923 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ) = [ 0 ] )
4140eqcomd 2744 . . . 4 (𝜑 → [ 0 ] = ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ))
4241eqeq1d 2740 . . 3 (𝜑 → ([ 0 ] = (0g𝑈) ↔ ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ) = (0g𝑈)))
4342anbi2d 632 . 2 (𝜑 → ((𝑈 ∈ Grp ∧ [ 0 ] = (0g𝑈)) ↔ (𝑈 ∈ Grp ∧ ((𝑢𝑉 ↦ [𝑢] )‘ 0 ) = (0g𝑈))))
4439, 43mpbird 260 1 (𝜑 → (𝑈 ∈ Grp ∧ [ 0 ] = (0g𝑈)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399  w3a 1088   = wceq 1542  wcel 2114  Vcvv 3398   class class class wbr 5030  cmpt 5110  cfv 6339  (class class class)co 7170   Er wer 8317  [cec 8318   / cqs 8319  Basecbs 16586  +gcplusg 16668  0gc0g 16816   /s cqus 16881  Grpcgrp 18219
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1802  ax-4 1816  ax-5 1917  ax-6 1975  ax-7 2020  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2710  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5232  ax-pr 5296  ax-un 7479  ax-cnex 10671  ax-resscn 10672  ax-1cn 10673  ax-icn 10674  ax-addcl 10675  ax-addrcl 10676  ax-mulcl 10677  ax-mulrcl 10678  ax-mulcom 10679  ax-addass 10680  ax-mulass 10681  ax-distr 10682  ax-i2m1 10683  ax-1ne0 10684  ax-1rid 10685  ax-rnegex 10686  ax-rrecex 10687  ax-cnre 10688  ax-pre-lttri 10689  ax-pre-lttrn 10690  ax-pre-ltadd 10691  ax-pre-mulgt0 10692
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1787  df-nf 1791  df-sb 2075  df-mo 2540  df-eu 2570  df-clab 2717  df-cleq 2730  df-clel 2811  df-nfc 2881  df-ne 2935  df-nel 3039  df-ral 3058  df-rex 3059  df-reu 3060  df-rmo 3061  df-rab 3062  df-v 3400  df-sbc 3681  df-csb 3791  df-dif 3846  df-un 3848  df-in 3850  df-ss 3860  df-pss 3862  df-nul 4212  df-if 4415  df-pw 4490  df-sn 4517  df-pr 4519  df-tp 4521  df-op 4523  df-uni 4797  df-iun 4883  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5429  df-eprel 5434  df-po 5442  df-so 5443  df-fr 5483  df-we 5485  df-xp 5531  df-rel 5532  df-cnv 5533  df-co 5534  df-dm 5535  df-rn 5536  df-res 5537  df-ima 5538  df-pred 6129  df-ord 6175  df-on 6176  df-lim 6177  df-suc 6178  df-iota 6297  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-riota 7127  df-ov 7173  df-oprab 7174  df-mpo 7175  df-om 7600  df-1st 7714  df-2nd 7715  df-wrecs 7976  df-recs 8037  df-rdg 8075  df-1o 8131  df-er 8320  df-ec 8322  df-qs 8326  df-en 8556  df-dom 8557  df-sdom 8558  df-fin 8559  df-sup 8979  df-inf 8980  df-pnf 10755  df-mnf 10756  df-xr 10757  df-ltxr 10758  df-le 10759  df-sub 10950  df-neg 10951  df-nn 11717  df-2 11779  df-3 11780  df-4 11781  df-5 11782  df-6 11783  df-7 11784  df-8 11785  df-9 11786  df-n0 11977  df-z 12063  df-dec 12180  df-uz 12325  df-fz 12982  df-struct 16588  df-ndx 16589  df-slot 16590  df-base 16592  df-plusg 16681  df-mulr 16682  df-sca 16684  df-vsca 16685  df-ip 16686  df-tset 16687  df-ple 16688  df-ds 16690  df-0g 16818  df-imas 16884  df-qus 16885  df-mgm 17968  df-sgrp 18017  df-mnd 18028  df-grp 18222
This theorem is referenced by:  qusgrp  18453  frgp0  19004  pi1grplem  23801
  Copyright terms: Public domain W3C validator