Theorem qusxpid 31273

Description: The Group quotient equivalence relation for the whole group is the cartesian product, i.e. all elements are in the same equivalence class. (Contributed by Thierry Arnoux, 16-Jan-2024.)

Hypothesis

Ref	Expression
qustriv.1	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)

Assertion

Ref	Expression
qusxpid	⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝐺 ~QG 𝐵) = (𝐵 × 𝐵))

Proof of Theorem qusxpid

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		qustriv.1	. . . 4 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
2	1	subgid 18545	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → 𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺))
3		eqid 2737	. . . 4 ⊢ (𝐺 ~QG 𝐵) = (𝐺 ~QG 𝐵)
4	1, 3	eqger 18594	. . 3 ⊢ (𝐵 ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG 𝐵) Er 𝐵)
5		errel 8400	. . 3 ⊢ ((𝐺 ~QG 𝐵) Er 𝐵 → Rel (𝐺 ~QG 𝐵))
6	2, 4, 5	3syl 18	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → Rel (𝐺 ~QG 𝐵))
7		relxp 5569	. . 3 ⊢ Rel (𝐵 × 𝐵)
8	7	a1i 11	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → Rel (𝐵 × 𝐵))
9		df-3an 1091	. . . 4 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵) ↔ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵))
10		simpl 486	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝐺 ∈ Grp)
11		eqid 2737	. . . . . . . . 9 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
12	1, 11	grpinvcl 18415	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑥 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝐺)‘𝑥) ∈ 𝐵)
13	12	adantrr 717	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → ((invg‘𝐺)‘𝑥) ∈ 𝐵)
14		simprr 773	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → 𝑦 ∈ 𝐵)
15		eqid 2737	. . . . . . . 8 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
16	1, 15	grpcl 18373	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑥) ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)
17	10, 13, 14, 16	syl3anc 1373	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)) → (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)
18	17	ex 416	. . . . 5 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵))
19	18	pm4.71d 565	. . . 4 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ↔ ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)))
20	9, 19	bitr4id 293	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → ((𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵) ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)))
21		ssid 3923	. . . 4 ⊢ 𝐵 ⊆ 𝐵
22	1, 11, 15, 3	eqgval 18593	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐵 ⊆ 𝐵) → (𝑥(𝐺 ~QG 𝐵)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)))
23	21, 22	mpan2 691	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝑥(𝐺 ~QG 𝐵)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ (((invg‘𝐺)‘𝑥)(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝐵)))
24		brxp 5598	. . . 4 ⊢ (𝑥(𝐵 × 𝐵)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵))
25	24	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝑥(𝐵 × 𝐵)𝑦 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵)))
26	20, 23, 25	3bitr4d 314	. 2 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝑥(𝐺 ~QG 𝐵)𝑦 ↔ 𝑥(𝐵 × 𝐵)𝑦))
27	6, 8, 26	eqbrrdv 5663	1 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (𝐺 ~QG 𝐵) = (𝐵 × 𝐵))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1089   = wceq 1543   ∈ wcel 2110   ⊆ wss 3866   class class class wbr 5053   × cxp 5549  Rel wrel 5556  ‘cfv 6380  (class class class)co 7213   Er wer 8388  Basecbs 16760  +_gcplusg 16802  Grpcgrp 18365  inv_gcminusg 18366  SubGrpcsubg 18537   ~_QG cqg 18539

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1803  ax-4 1817  ax-5 1918  ax-6 1976  ax-7 2016  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2708  ax-sep 5192  ax-nul 5199  ax-pow 5258  ax-pr 5322  ax-un 7523  ax-cnex 10785  ax-resscn 10786  ax-1cn 10787  ax-icn 10788  ax-addcl 10789  ax-addrcl 10790  ax-mulcl 10791  ax-mulrcl 10792  ax-mulcom 10793  ax-addass 10794  ax-mulass 10795  ax-distr 10796  ax-i2m1 10797  ax-1ne0 10798  ax-1rid 10799  ax-rnegex 10800  ax-rrecex 10801  ax-cnre 10802  ax-pre-lttri 10803  ax-pre-lttrn 10804  ax-pre-ltadd 10805  ax-pre-mulgt0 10806

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 848  df-3or 1090  df-3an 1091  df-tru 1546  df-fal 1556  df-ex 1788  df-nf 1792  df-sb 2071  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2886  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3066  df-rex 3067  df-reu 3068  df-rmo 3069  df-rab 3070  df-v 3410  df-sbc 3695  df-csb 3812  df-dif 3869  df-un 3871  df-in 3873  df-ss 3883  df-pss 3885  df-nul 4238  df-if 4440  df-pw 4515  df-sn 4542  df-pr 4544  df-tp 4546  df-op 4548  df-uni 4820  df-iun 4906  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5136  df-tr 5162  df-id 5455  df-eprel 5460  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5509  df-we 5511  df-xp 5557  df-rel 5558  df-cnv 5559  df-co 5560  df-dm 5561  df-rn 5562  df-res 5563  df-ima 5564  df-pred 6160  df-ord 6216  df-on 6217  df-lim 6218  df-suc 6219  df-iota 6338  df-fun 6382  df-fn 6383  df-f 6384  df-f1 6385  df-fo 6386  df-f1o 6387  df-fv 6388  df-riota 7170  df-ov 7216  df-oprab 7217  df-mpo 7218  df-om 7645  df-1st 7761  df-2nd 7762  df-wrecs 8047  df-recs 8108  df-rdg 8146  df-er 8391  df-en 8627  df-dom 8628  df-sdom 8629  df-pnf 10869  df-mnf 10870  df-xr 10871  df-ltxr 10872  df-le 10873  df-sub 11064  df-neg 11065  df-nn 11831  df-2 11893  df-sets 16717  df-slot 16735  df-ndx 16745  df-base 16761  df-ress 16785  df-plusg 16815  df-0g 16946  df-mgm 18114  df-sgrp 18163  df-mnd 18174  df-grp 18368  df-minusg 18369  df-subg 18540  df-eqg 18542

This theorem is referenced by:  qustriv  31274