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

Theorem tgpconncomp 24462
Description: The identity component, the connected component containing the identity element, is a closed (conncompcld 23782) 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 4008 . . . . . 6 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋
3 sspwuni 5063 . . . . . 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 3959 . . . 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 24431 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
10 tgpgrp 24427 . . . . . 6 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
11 tgpconncomp.z . . . . . . 7 0 = (0g‘𝐺)
128, 11grpidcl 19205 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 0 ∈ 𝑋)
1310, 12syl 18 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑋)
141conncompid 23779 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0 ∈ 𝑋) → 0 ∈ 𝑆)
159, 13, 14syl2anc 596 . . . 4 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑆)
1615ne0d 4291 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ≠ ∅)
17 df-ima 5668 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆)
18 resmpt 6041 . . . . . . . . . 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 5926 . . . . . . . 8 ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
2117, 20eqtri 2786 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
22 imassrn 6210 . . . . . . . . 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 3913 . . . . . . . . . . . . 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 2763 . . . . . . . . . . . . 13 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
298, 28grpsubcl 19259 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
3024, 26, 27, 29syl3anc 1399 . . . . . . . . . . 11 (((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑋)
3130fmpttd 7139 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑋⟶𝑋)
3231frnd 6740 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑋)
3322, 32sstrid 3924 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋)
348, 11, 28grpsubid 19263 . . . . . . . . . . 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 7476 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ V
38 eqid 2763 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
39 oveq2 7451 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑦 → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(-g‘𝐺)𝑦))
4038, 39elrnmpt1s 5948 . . . . . . . . . . 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 2865 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
4342, 21eleqtrrdi 2875 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆))
44 eqid 2763 . . . . . . . . 9 ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
45 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . 15 (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
46 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . . 15 (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
478, 45, 46, 28grpsubval 19225 . . . . . . . . . . . . . 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 5201 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
508, 46grpinvcl 19227 . . . . . . . . . . . . . 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 19226 . . . . . . . . . . . . . . . 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 6976 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑧)))
56 eqidd 2764 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)))
57 oveq2 7451 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = ((invg‘𝐺)‘𝑧) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑤) = (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧)))
5851, 55, 56, 57fmptco 7154 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
5949, 58eqtr4d 2801 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)))
607, 46grpinvhmeo 24435 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6160adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
62 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤))
6362, 8, 45, 7tgplacthmeo 24452 . . . . . . . . . . . . 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 24121 . . . . . . . . . . . 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 2864 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
68 hmeocn 24109 . . . . . . . . . 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 23262 . . . . . . . . . . . 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 3955 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ ∪ 𝐽)
741conncompconn 23780 . . . . . . . . . . 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 23773 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐽 ↾t ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn)
781conncompss 23781 . . . . . . . 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 1399 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑆)
8021, 79eqsstrrid 3952 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
81 ovex 7476 . . . . . . . 8 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ V
8281, 38fnmpti 6704 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) Fn 𝑆
83 df-f 6562 . . . . . . 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 7134 . . . . 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 3158 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
898, 28issubg4 19385 . . . 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 2763 . . . . . . . . . . 11 (oppg‘𝐺) = (oppg‘𝐺)
9493, 46oppginv 19603 . . . . . . . . . 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 6910 . . . . . . . 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 19245 . . . . . . . . 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 2800 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
101100oveq1d 7458 . . . . . 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 2763 . . . . . . 7 (+g‘(oppg‘𝐺)) = (+g‘(oppg‘𝐺))
10345, 93, 102oppgplus 19593 . . . . . 6 (𝑦(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) = (𝑧(+g‘𝐺)𝑦)
104101, 103eqtrdi 2814 . . . . 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 19227 . . . . . . . . . 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 7458 . . . . . . . . . 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 2864 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
111 eqid 2763 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
1128, 46, 45, 111eqgval 19418 . . . . . . . . . 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 24461 . . . . . . . . . . . 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 24447 . . . . . . . . . . . . 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 19595 . . . . . . . . . . . . 13 𝑋 = (Base‘(oppg‘𝐺))
12093, 11oppgid 19600 . . . . . . . . . . . . 13 0 = (0g‘(oppg‘𝐺))
12193, 7oppgtopn 19597 . . . . . . . . . . . . 13 𝐽 = (TopOpen‘(oppg‘𝐺))
122 eqid 2763 . . . . . . . . . . . . 13 ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) = ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)
123119, 120, 121, 1, 122tgpconncompeqg 24461 . . . . . . . . . . . 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 2801 . . . . . . . . . 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 2850 . . . . . . . . 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 3458 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
128 fvex 6921 . . . . . . . . . 10 ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ V
129127, 128elec 8792 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ ((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
130127, 128elec 8792 . . . . . . . . 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 2763 . . . . . . . . 9 (invg‘(oppg‘𝐺)) = (invg‘(oppg‘𝐺))
134119, 133, 102, 122eqgval 19418 . . . . . . . 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 2865 . . . 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 3209 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
1418, 45isnsg2 19395 . 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 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  {crab 3416  Vcvv 3454   ⊆ wss 3900  ∅c0 4281  𝒫 cpw 4560  ∪ cuni 4870   class class class wbr 5106   ↦ cmpt 5189  ran crn 5656   ↾ cres 5657   “ cima 5658   ∘ ccom 5659   Fn wfn 6553  ⟶wf 6554  ‘cfv 6558  (class class class)co 7443  [cec 8743  Basecbs 17416  +gcplusg 17457   ↾t crest 17620  TopOpenctopn 17621  0gc0g 17639  Grpcgrp 19173  invgcminusg 19174  -gcsg 19175  SubGrpcsubg 19359  NrmSGrpcnsg 19360   ~QG cqg 19361  oppgcoppg 19589  TopOnctopon 23258   Cn ccn 23572  Conncconn 23759  Homeochmeo 24102  TopGrpctgp 24420
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 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-rep 5235  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7775  ax-cnex 11283  ax-resscn 11284  ax-1cn 11285  ax-icn 11286  ax-addcl 11287  ax-addrcl 11288  ax-mulcl 11289  ax-mulrcl 11290  ax-mulcom 11291  ax-addass 11292  ax-mulass 11293  ax-distr 11294  ax-i2m1 11295  ax-1ne0 11296  ax-1rid 11297  ax-rnegex 11298  ax-rrecex 11299  ax-cnre 11300  ax-pre-lttri 11301  ax-pre-lttrn 11302  ax-pre-ltadd 11303  ax-pre-mulgt0 11304
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 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-int 4911  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6322  df-ord 6383  df-on 6384  df-lim 6385  df-suc 6386  df-iota 6512  df-fun 6560  df-fn 6561  df-f 6562  df-f1 6563  df-fo 6564  df-f1o 6565  df-fv 6566  df-riota 7400  df-ov 7446  df-oprab 7447  df-mpo 7448  df-om 7902  df-1st 8025  df-2nd 8026  df-tpos 8271  df-frecs 8327  df-wrecs 8358  df-recs 8407  df-rdg 8446  df-er 8745  df-ec 8747  df-map 8877  df-en 9002  df-dom 9003  df-sdom 9004  df-fin 9005  df-fi 9430  df-pnf 11372  df-mnf 11373  df-xr 11374  df-ltxr 11375  df-le 11376  df-sub 11570  df-neg 11571  df-nn 12363  df-2 12432  df-3 12433  df-4 12434  df-5 12435  df-6 12436  df-7 12437  df-8 12438  df-9 12439  df-sets 17371  df-slot 17389  df-ndx 17401  df-base 17417  df-ress 17438  df-plusg 17470  df-tset 17476  df-rest 17622  df-topn 17623  df-0g 17641  df-topgen 17643  df-plusf 18844  df-mgm 18845  df-sgrp 18937  df-mnd 18953  df-grp 19176  df-minusg 19177  df-sbg 19178  df-subg 19362  df-nsg 19363  df-eqg 19364  df-oppg 19590  df-top 23242  df-topon 23259  df-topsp 23281  df-bases 23294  df-cld 23367  df-cn 23575  df-cnp 23576  df-conn 23760  df-tx 23911  df-hmeo 24104  df-tmd 24421  df-tgp 24422
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator