Theorem subgtgp 24020

Description: A subgroup of a topological group is a topological group. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015.)

Hypothesis

Ref	Expression
subgtgp.h	⊢ 𝐻 = (𝐺 ↾s 𝑆)

Assertion

Ref	Expression
subgtgp	⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐻 ∈ TopGrp)

Proof of Theorem subgtgp

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		subgtgp.h	. . . 4 ⊢ 𝐻 = (𝐺 ↾s 𝑆)
2	1	subggrp 19042	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝐻 ∈ Grp)
3	2	adantl 481	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐻 ∈ Grp)
4		tgptmd 23994	. . 3 ⊢ (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ TopMnd)
5		subgsubm 19061	. . 3 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺))
6	1	submtmd 24019	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ TopMnd ∧ 𝑆 ∈ (SubMnd‘𝐺)) → 𝐻 ∈ TopMnd)
7	4, 5, 6	syl2an 596	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐻 ∈ TopMnd)
8	1	subgbas 19043	. . . . . . 7 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 = (Base‘𝐻))
9	8	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝑆 = (Base‘𝐻))
10	9	mpteq1d 5179	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((invg‘𝐻)‘𝑥)) = (𝑥 ∈ (Base‘𝐻) ↦ ((invg‘𝐻)‘𝑥)))
11		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
12		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (invg‘𝐻) = (invg‘𝐻)
13	1, 11, 12	subginv 19046	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → ((invg‘𝐺)‘𝑥) = ((invg‘𝐻)‘𝑥))
14	13	adantll 714	. . . . . 6 ⊢ (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) ∧ 𝑥 ∈ 𝑆) → ((invg‘𝐺)‘𝑥) = ((invg‘𝐻)‘𝑥))
15	14	mpteq2dva 5182	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)) = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((invg‘𝐻)‘𝑥)))
16		eqid 2731	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐻) = (Base‘𝐻)
17	16, 12	grpinvf 18899	. . . . . . 7 ⊢ (𝐻 ∈ Grp → (invg‘𝐻):(Base‘𝐻)⟶(Base‘𝐻))
18	3, 17	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐻):(Base‘𝐻)⟶(Base‘𝐻))
19	18	feqmptd 6890	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐻) = (𝑥 ∈ (Base‘𝐻) ↦ ((invg‘𝐻)‘𝑥)))
20	10, 15, 19	3eqtr4rd 2777	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐻) = (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)))
21		eqid 2731	. . . . 5 ⊢ ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) = ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆)
22		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ (TopOpen‘𝐺) = (TopOpen‘𝐺)
23		eqid 2731	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝐺) = (Base‘𝐺)
24	22, 23	tgptopon 23997	. . . . . 6 ⊢ (𝐺 ∈ TopGrp → (TopOpen‘𝐺) ∈ (TopOn‘(Base‘𝐺)))
25	24	adantr 480	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (TopOpen‘𝐺) ∈ (TopOn‘(Base‘𝐺)))
26	23	subgss 19040	. . . . . 6 ⊢ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝐺))
27	26	adantl 481	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝑆 ⊆ (Base‘𝐺))
28		tgpgrp 23993	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
29	28	adantr 480	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐺 ∈ Grp)
30	23, 11	grpinvf 18899	. . . . . . . 8 ⊢ (𝐺 ∈ Grp → (invg‘𝐺):(Base‘𝐺)⟶(Base‘𝐺))
31	29, 30	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐺):(Base‘𝐺)⟶(Base‘𝐺))
32	31	feqmptd 6890	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐺) = (𝑥 ∈ (Base‘𝐺) ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)))
33	22, 11	tgpinv 24000	. . . . . . 7 ⊢ (𝐺 ∈ TopGrp → (invg‘𝐺) ∈ ((TopOpen‘𝐺) Cn (TopOpen‘𝐺)))
34	33	adantr 480	. . . . . 6 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐺) ∈ ((TopOpen‘𝐺) Cn (TopOpen‘𝐺)))
35	32, 34	eqeltrrd 2832	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑥 ∈ (Base‘𝐺) ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)) ∈ ((TopOpen‘𝐺) Cn (TopOpen‘𝐺)))
36	21, 25, 27, 35	cnmpt1res 23591	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (𝑥 ∈ 𝑆 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑥)) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn (TopOpen‘𝐺)))
37	20, 36	eqeltrd 2831	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn (TopOpen‘𝐺)))
38	18	frnd 6659	. . . . 5 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ran (invg‘𝐻) ⊆ (Base‘𝐻))
39	38, 9	sseqtrrd 3967	. . . 4 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ran (invg‘𝐻) ⊆ 𝑆)
40		cnrest2 23201	. . . 4 ⊢ (((TopOpen‘𝐺) ∈ (TopOn‘(Base‘𝐺)) ∧ ran (invg‘𝐻) ⊆ 𝑆 ∧ 𝑆 ⊆ (Base‘𝐺)) → ((invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn (TopOpen‘𝐺)) ↔ (invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆))))
41	25, 39, 27, 40	syl3anc 1373	. . 3 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn (TopOpen‘𝐺)) ↔ (invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆))))
42	37, 41	mpbid 232	. 2 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → (invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆)))
43	1, 22	resstopn 23101	. . 3 ⊢ ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) = (TopOpen‘𝐻)
44	43, 12	istgp 23992	. 2 ⊢ (𝐻 ∈ TopGrp ↔ (𝐻 ∈ Grp ∧ 𝐻 ∈ TopMnd ∧ (invg‘𝐻) ∈ (((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆) Cn ((TopOpen‘𝐺) ↾t 𝑆))))
45	3, 7, 42, 44	syl3anbrc 1344	1 ⊢ ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺)) → 𝐻 ∈ TopGrp)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2111   ⊆ wss 3897   ↦ cmpt 5170  ran crn 5615  ⟶wf 6477  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  Basecbs 17120   ↾_s cress 17141   ↾_t crest 17324  TopOpenctopn 17325  SubMndcsubmnd 18690  Grpcgrp 18846  inv_gcminusg 18847  SubGrpcsubg 19033  TopOnctopon 22825   Cn ccn 23139  TopMndctmd 23985  TopGrpctgp 23986

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5215  ax-sep 5232  ax-nul 5242  ax-pow 5301  ax-pr 5368  ax-un 7668  ax-cnex 11062  ax-resscn 11063  ax-1cn 11064  ax-icn 11065  ax-addcl 11066  ax-addrcl 11067  ax-mulcl 11068  ax-mulrcl 11069  ax-mulcom 11070  ax-addass 11071  ax-mulass 11072  ax-distr 11073  ax-i2m1 11074  ax-1ne0 11075  ax-1rid 11076  ax-rnegex 11077  ax-rrecex 11078  ax-cnre 11079  ax-pre-lttri 11080  ax-pre-lttrn 11081  ax-pre-ltadd 11082  ax-pre-mulgt0 11083

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3737  df-csb 3846  df-dif 3900  df-un 3902  df-in 3904  df-ss 3914  df-pss 3917  df-nul 4281  df-if 4473  df-pw 4549  df-sn 4574  df-pr 4576  df-op 4580  df-uni 4857  df-int 4896  df-iun 4941  df-br 5090  df-opab 5152  df-mpt 5171  df-tr 5197  df-id 5509  df-eprel 5514  df-po 5522  df-so 5523  df-fr 5567  df-we 5569  df-xp 5620  df-rel 5621  df-cnv 5622  df-co 5623  df-dm 5624  df-rn 5625  df-res 5626  df-ima 5627  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-er 8622  df-map 8752  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fi 9295  df-pnf 11148  df-mnf 11149  df-xr 11150  df-ltxr 11151  df-le 11152  df-sub 11346  df-neg 11347  df-nn 12126  df-2 12188  df-3 12189  df-4 12190  df-5 12191  df-6 12192  df-7 12193  df-8 12194  df-9 12195  df-sets 17075  df-slot 17093  df-ndx 17105  df-base 17121  df-ress 17142  df-plusg 17174  df-tset 17180  df-rest 17326  df-topn 17327  df-0g 17345  df-topgen 17347  df-plusf 18547  df-mgm 18548  df-sgrp 18627  df-mnd 18643  df-submnd 18692  df-grp 18849  df-minusg 18850  df-subg 19036  df-top 22809  df-topon 22826  df-topsp 22848  df-bases 22861  df-cn 23142  df-tx 23477  df-tmd 23987  df-tgp 23988

This theorem is referenced by:  qqhcn  34004