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

Theorem tgpconncomp 24412
Description: The identity component, the connected component containing the identity element, is a closed (conncompcld 23732) normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
tgpconncomp.x 𝑋 = (Base‘𝐺)
tgpconncomp.z 0 = (0g‘𝐺)
tgpconncomp.j 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
tgpconncomp.s 𝑆 = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)}
Assertion
Ref Expression
tgpconncomp (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
Distinct variable groups:   𝑥, 0   𝑥,𝐽   𝑥,𝐺   𝑥,𝑋
Allowed substitution hint:   𝑆(𝑥)

Proof of Theorem tgpconncomp
Dummy variables 𝑦 𝑧 𝑤 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 tgpconncomp.s . . . . 5 𝑆 = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)}
2 ssrab2 4028 . . . . . 6 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋
3 sspwuni 5060 . . . . . 6 ({𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋 ↔ ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝑋)
42, 3mpbi 233 . . . . 5 ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝑋
51, 4eqsstri 3977 . . . 4 𝑆 ⊆ 𝑋
65a1i 11 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ⊆ 𝑋)
7 tgpconncomp.j . . . . . 6 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
8 tgpconncomp.x . . . . . 6 𝑋 = (Base‘𝐺)
97, 8tgptopon 24381 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
10 tgpgrp 24377 . . . . . 6 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
11 tgpconncomp.z . . . . . . 7 0 = (0g‘𝐺)
128, 11grpidcl 19156 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 0 ∈ 𝑋)
1310, 12syl 18 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑋)
141conncompid 23729 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0 ∈ 𝑋) → 0 ∈ 𝑆)
159, 13, 14syl2anc 596 . . . 4 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑆)
1615ne0d 4288 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ≠ ∅)
17 df-ima 5664 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆)
18 resmpt 6031 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ⊆ 𝑋 → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
195, 18ax-mp 5 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
2019rneqi 5919 . . . . . . . 8 ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
2117, 20eqtri 2784 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
22 imassrn 6065 . . . . . . . . 9 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ ran (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
2310adantr 486 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐺 ∈ Grp)
2423adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝐺 ∈ Grp)
256sselda 3931 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑋)
2625adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑦 ∈ 𝑋)
27 simpr 490 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → 𝑧 ∈ 𝑋)
28 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . 13 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
298, 28grpsubcl 19210 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
3024, 26, 27, 29syl3anc 1398 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
3130fmpttd 7107 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑋⟶𝑋)
3231frnd 6710 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑋)
3322, 32sstrid 3942 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋)
348, 11, 28grpsubid 19214 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) = 0 )
3523, 25, 34syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) = 0 )
36 simpr 490 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑦 ∈ 𝑆)
37 ovex 7445 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ V
38 eqid 2761 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
39 oveq2 7420 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑦 → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(-g‘𝐺)𝑦))
4038, 39elrnmpt1s 5941 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ 𝑆 ∧ (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ V) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
4136, 37, 40sylancl 598 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
4235, 41eqeltrrd 2862 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
4342, 21eleqtrrdi 2872 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆))
44 eqid 2761 . . . . . . . . 9 ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
45 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . 15 (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
46 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . . 15 (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
478, 45, 46, 28grpsubval 19176 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧)))
4825, 47sylan 592 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧)))
4948mpteq2dva 5198 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
508, 46grpinvcl 19178 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((invg‘𝐺)‘𝑧) ∈ 𝑋)
5123, 50sylan 592 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → ((invg‘𝐺)‘𝑧) ∈ 𝑋)
528, 46grpinvf 19177 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐺 ∈ Grp → (invg‘𝐺):𝑋⟶𝑋)
5310, 52syl 18 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg‘𝐺):𝑋⟶𝑋)
5453adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺):𝑋⟶𝑋)
5554feqmptd 6945 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑧)))
56 eqidd 2762 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)))
57 oveq2 7420 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = ((invg‘𝐺)‘𝑧) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑤) = (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧)))
5851, 55, 56, 57fmptco 7122 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
5949, 58eqtr4d 2799 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)))
607, 46grpinvhmeo 24385 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6160adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
62 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤))
6362, 8, 45, 7tgplacthmeo 24402 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6425, 63syldan 603 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
65 hmeoco 24071 . . . . . . . . . . . 12 (((invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽) ∧ (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∈ (𝐽Homeo𝐽)) → ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6661, 64, 65syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6759, 66eqeltrd 2861 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
68 hmeocn 24059 . . . . . . . . . 10 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽 Cn 𝐽))
6967, 68syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽 Cn 𝐽))
70 toponuni 23212 . . . . . . . . . . . 12 (𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) → 𝑋 = ∪ 𝐽)
719, 70syl 18 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑋 = ∪ 𝐽)
7271adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑋 = ∪ 𝐽)
735, 72sseqtrid 3973 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ ∪ 𝐽)
741conncompconn 23730 . . . . . . . . . . 11 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0 ∈ 𝑋) → (𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn)
759, 13, 74syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ TopGrp → (𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn)
7675adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐽 ↾t 𝑆) ∈ Conn)
7744, 69, 73, 76connima 23723 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐽 ↾t ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn)
781conncompss 23731 . . . . . . . 8 ((((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋 ∧ 0 ∈ ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ∧ (𝐽 ↾t ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑆)
7933, 43, 77, 78syl3anc 1398 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑆)
8021, 79eqsstrrid 3970 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
81 ovex 7445 . . . . . . . 8 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ V
8281, 38fnmpti 6674 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) Fn 𝑆
83 df-f 6535 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑆⟶𝑆 ↔ ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) Fn 𝑆 ∧ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆))
8482, 83mpbiran 722 . . . . . 6 ((𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑆⟶𝑆 ↔ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
8580, 84sylibr 237 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑆⟶𝑆)
8638fmpt 7102 . . . . 5 (∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 ↔ (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑆⟶𝑆)
8785, 86sylibr 237 . . . 4 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
8887ralrimiva 3155 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
898, 28issubg4 19336 . . . 4 (𝐺 ∈ Grp → (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
9010, 89syl 18 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ⊆ 𝑋 ∧ 𝑆 ≠ ∅ ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
916, 16, 88, 90mpbir3and 1361 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺))
9210adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝐺 ∈ Grp)
93 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 (oppg‘𝐺) = (oppg‘𝐺)
9493, 46oppginv 19553 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → (invg‘𝐺) = (invg‘(oppg‘𝐺)))
9592, 94syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (invg‘𝐺) = (invg‘(oppg‘𝐺)))
9695fveq1d 6879 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = ((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦)))
97 simprll 791 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝑦 ∈ 𝑋)
988, 46grpinvinv 19196 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → ((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
9992, 97, 98syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
10096, 99eqtr3d 2798 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
101100oveq1d 7427 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) = (𝑦(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧))
102 eqid 2761 . . . . . . 7 (+g‘(oppg‘𝐺)) = (+g‘(oppg‘𝐺))
10345, 93, 102oppgplus 19543 . . . . . 6 (𝑦(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) = (𝑧(+g‘𝐺)𝑦)
104101, 103eqtrdi 2812 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) = (𝑧(+g‘𝐺)𝑦))
1058, 46grpinvcl 19178 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋) → ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
10692, 97, 105syl2anc 596 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋)
107 simprlr 792 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → 𝑧 ∈ 𝑋)
10899oveq1d 7427 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(+g‘𝐺)𝑧))
109 simprr 785 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
110108, 109eqeltrd 2861 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
111 eqid 2761 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
1128, 46, 45, 111eqgval 19369 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
11392, 5, 112sylancl 598 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)))
114106, 107, 110, 113mpbir3and 1361 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
1158, 11, 7, 1, 111tgpconncompeqg 24411 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋) → [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)})
116106, 115syldan 603 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)})
11793oppgtgp 24397 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (oppg‘𝐺) ∈ TopGrp)
118117adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (oppg‘𝐺) ∈ TopGrp)
11993, 8oppgbas 19545 . . . . . . . . . . . . 13 𝑋 = (Base‘(oppg‘𝐺))
12093, 11oppgid 19550 . . . . . . . . . . . . 13 0 = (0g‘(oppg‘𝐺))
12193, 7oppgtopn 19547 . . . . . . . . . . . . 13 𝐽 = (TopOpen‘(oppg‘𝐺))
122 eqid 2761 . . . . . . . . . . . . 13 ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) = ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)
123119, 120, 121, 1, 122tgpconncompeqg 24411 . . . . . . . . . . . 12 (((oppg‘𝐺) ∈ TopGrp ∧ ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋) → [((invg‘𝐺)‘𝑦)]((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)})
124118, 106, 123syl2anc 596 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg‘𝐺)‘𝑦)]((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) = ∪ {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)})
125116, 124eqtr4d 2799 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) = [((invg‘𝐺)‘𝑦)]((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆))
126125eleq2d 2847 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ 𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)]((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)))
127 vex 3455 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
128 fvex 6890 . . . . . . . . . 10 ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ V
129127, 128elec 8748 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ ((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
130127, 128elec 8748 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)]((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) ↔ ((invg‘𝐺)‘𝑦)((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)𝑧)
131126, 129, 1303bitr3g 316 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧 ↔ ((invg‘𝐺)‘𝑦)((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)𝑧))
132114, 131mpbid 235 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘𝐺)‘𝑦)((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)𝑧)
133 eqid 2761 . . . . . . . . 9 (invg‘(oppg‘𝐺)) = (invg‘(oppg‘𝐺))
134119, 133, 102, 122eqgval 19369 . . . . . . . 8 (((oppg‘𝐺) ∈ TopGrp ∧ 𝑆 ⊆ 𝑋) → (((invg‘𝐺)‘𝑦)((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)))
135118, 5, 134sylancl 598 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘𝑦)((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)𝑧 ↔ (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)))
136132, 135mpbid 235 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) ∈ 𝑆))
137136simp3d 1162 . . . . 5 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) ∈ 𝑆)
138104, 137eqeltrrd 2862 . . . 4 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)
139138expr 462 . . 3 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ (𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋)) → ((𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
140139ralrimivva 3206 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
1418, 45isnsg2 19346 . 2 (𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺) ↔ (𝑆 ∈ (SubGrp‘𝐺) ∧ ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆)))
14291, 140, 141sylanbrc 595 1 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ∈ (NrmSGrp‘𝐺))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145   ≠ wne 2956  ∀wral 3077  {crab 3413  Vcvv 3451   ⊆ wss 3899  ∅c0 4279  𝒫 cpw 4557  ∪ cuni 4867   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ran crn 5652   ↾ cres 5653   “ cima 5654   ∘ ccom 5655   Fn wfn 6526  ⟶wf 6527  ‘cfv 6531  (class class class)co 7412  [cec 8699  Basecbs 17367  +gcplusg 17408   ↾t crest 17571  TopOpenctopn 17572  0gc0g 17590  Grpcgrp 19124  invgcminusg 19125  -gcsg 19126  SubGrpcsubg 19310  NrmSGrpcnsg 19311   ~QG cqg 19312  oppgcoppg 19539  TopOnctopon 23208   Cn ccn 23522  Conncconn 23709  Homeochmeo 24052  TopGrpctgp 24370
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-rep 5232  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7740  ax-cnex 11237  ax-resscn 11238  ax-1cn 11239  ax-icn 11240  ax-addcl 11241  ax-addrcl 11242  ax-mulcl 11243  ax-mulrcl 11244  ax-mulcom 11245  ax-addass 11246  ax-mulass 11247  ax-distr 11248  ax-i2m1 11249  ax-1ne0 11250  ax-1rid 11251  ax-rnegex 11252  ax-rrecex 11253  ax-cnre 11254  ax-pre-lttri 11255  ax-pre-lttrn 11256  ax-pre-ltadd 11257  ax-pre-mulgt0 11258
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6297  df-ord 6358  df-on 6359  df-lim 6360  df-suc 6361  df-iota 6487  df-fun 6533  df-fn 6534  df-f 6535  df-f1 6536  df-fo 6537  df-f1o 6538  df-fv 6539  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7867  df-1st 7990  df-2nd 7991  df-tpos 8227  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8363  df-rdg 8402  df-er 8701  df-ec 8703  df-map 8833  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fi 9387  df-pnf 11326  df-mnf 11327  df-xr 11328  df-ltxr 11329  df-le 11330  df-sub 11524  df-neg 11525  df-nn 12317  df-2 12386  df-3 12387  df-4 12388  df-5 12389  df-6 12390  df-7 12391  df-8 12392  df-9 12393  df-sets 17322  df-slot 17340  df-ndx 17352  df-base 17368  df-ress 17389  df-plusg 17421  df-tset 17427  df-rest 17573  df-topn 17574  df-0g 17592  df-topgen 17594  df-plusf 18795  df-mgm 18796  df-sgrp 18888  df-mnd 18904  df-grp 19127  df-minusg 19128  df-sbg 19129  df-subg 19313  df-nsg 19314  df-eqg 19315  df-oppg 19540  df-top 23192  df-topon 23209  df-topsp 23231  df-bases 23244  df-cld 23317  df-cn 23525  df-cnp 23526  df-conn 23710  df-tx 23861  df-hmeo 24054  df-tmd 24371  df-tgp 24372
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator