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

Theorem tgpconncomp 24437
Description: The identity component, the connected component containing the identity element, is a closed (conncompcld 23757) 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 4005 . . . . . 6 {𝑥 ∈ 𝒫 𝑋 ∣ ( 0 ∈ 𝑥 ∧ (𝐽 ↾t 𝑥) ∈ Conn)} ⊆ 𝒫 𝑋
3 sspwuni 5059 . . . . . 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 3954 . . . 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 24406 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋))
10 tgpgrp 24402 . . . . . 6 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
11 tgpconncomp.z . . . . . . 7 0 = (0g‘𝐺)
128, 11grpidcl 19181 . . . . . 6 (𝐺 ∈ Grp → 0 ∈ 𝑋)
1310, 12syl 18 . . . . 5 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑋)
141conncompid 23754 . . . . 5 ((𝐽 ∈ (TopOn‘𝑋) ∧ 0 ∈ 𝑋) → 0 ∈ 𝑆)
159, 13, 14syl2anc 596 . . . 4 (𝐺 ∈ TopGrp → 0 ∈ 𝑆)
1615ne0d 4287 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝑆 ≠ ∅)
17 df-ima 5663 . . . . . . . 8 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆)
18 resmpt 6028 . . . . . . . . . 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 5918 . . . . . . . 8 ran ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ↾ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
2117, 20eqtri 2783 . . . . . . 7 ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) = ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
22 imassrn 6197 . . . . . . . . 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 3908 . . . . . . . . . . . . 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 2760 . . . . . . . . . . . . 13 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
298, 28grpsubcl 19235 . . . . . . . . . . . 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 7115 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)):𝑋⟶𝑋)
3231frnd 6718 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑋)
3322, 32sstrid 3919 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆) ⊆ 𝑋)
348, 11, 28grpsubid 19239 . . . . . . . . . . 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 7453 . . . . . . . . . . 11 (𝑦(-g‘𝐺)𝑦) ∈ V
38 eqid 2760 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧))
39 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = 𝑦 → (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) = (𝑦(-g‘𝐺)𝑦))
4038, 39elrnmpt1s 5940 . . . . . . . . . . 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 2861 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)))
4342, 21eleqtrrdi 2871 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 0 ∈ ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆))
44 eqid 2760 . . . . . . . . 9 ∪ 𝐽 = ∪ 𝐽
45 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . 15 (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
46 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . . 15 (invg‘𝐺) = (invg‘𝐺)
478, 45, 46, 28grpsubval 19201 . . . . . . . . . . . . . 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 5197 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
508, 46grpinvcl 19203 . . . . . . . . . . . . . 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 19202 . . . . . . . . . . . . . . . 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 6953 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ ((invg‘𝐺)‘𝑧)))
56 eqidd 2761 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)))
57 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑤 = ((invg‘𝐺)‘𝑧) → (𝑦(+g‘𝐺)𝑤) = (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧)))
5851, 55, 56, 57fmptco 7130 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)) = (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)((invg‘𝐺)‘𝑧))))
5949, 58eqtr4d 2798 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) = ((𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) ∘ (invg‘𝐺)))
607, 46grpinvhmeo 24410 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐺 ∈ TopGrp → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
6160adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (invg‘𝐺) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
62 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤)) = (𝑤 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(+g‘𝐺)𝑤))
6362, 8, 45, 7tgplacthmeo 24427 . . . . . . . . . . . . 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 24096 . . . . . . . . . . . 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 2860 . . . . . . . . . 10 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ∈ (𝐽Homeo𝐽))
68 hmeocn 24084 . . . . . . . . . 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 23237 . . . . . . . . . . . 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 3950 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝑆 ⊆ ∪ 𝐽)
741conncompconn 23755 . . . . . . . . . . 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 23748 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐽 ↾t ((𝑧 ∈ 𝑋 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) “ 𝑆)) ∈ Conn)
781conncompss 23756 . . . . . . . 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 3947 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ran (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) ⊆ 𝑆)
81 ovex 7453 . . . . . . . 8 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ V
8281, 38fnmpti 6682 . . . . . . 7 (𝑧 ∈ 𝑆 ↦ (𝑦(-g‘𝐺)𝑧)) Fn 𝑆
83 df-f 6542 . . . . . . 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 7110 . . . . 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 3154 . . 3 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑧 ∈ 𝑆 (𝑦(-g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
898, 28issubg4 19361 . . . 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 2760 . . . . . . . . . . 11 (oppg‘𝐺) = (oppg‘𝐺)
9493, 46oppginv 19578 . . . . . . . . . 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 6887 . . . . . . . 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 19221 . . . . . . . . 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 2797 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → ((invg‘(oppg‘𝐺))‘((invg‘𝐺)‘𝑦)) = 𝑦)
101100oveq1d 7435 . . . . . 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 2760 . . . . . . 7 (+g‘(oppg‘𝐺)) = (+g‘(oppg‘𝐺))
10345, 93, 102oppgplus 19568 . . . . . 6 (𝑦(+g‘(oppg‘𝐺))𝑧) = (𝑧(+g‘𝐺)𝑦)
104101, 103eqtrdi 2811 . . . . 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 19203 . . . . . . . . . 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 7435 . . . . . . . . . 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 2860 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ ((𝑦 ∈ 𝑋 ∧ 𝑧 ∈ 𝑋) ∧ (𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)) → (((invg‘𝐺)‘((invg‘𝐺)‘𝑦))(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆)
111 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ~QG 𝑆) = (𝐺 ~QG 𝑆)
1128, 46, 45, 111eqgval 19394 . . . . . . . . . 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 24436 . . . . . . . . . . . 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 24422 . . . . . . . . . . . . 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 19570 . . . . . . . . . . . . 13 𝑋 = (Base‘(oppg‘𝐺))
12093, 11oppgid 19575 . . . . . . . . . . . . 13 0 = (0g‘(oppg‘𝐺))
12193, 7oppgtopn 19572 . . . . . . . . . . . . 13 𝐽 = (TopOpen‘(oppg‘𝐺))
122 eqid 2760 . . . . . . . . . . . . 13 ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆) = ((oppg‘𝐺) ~QG 𝑆)
123119, 120, 121, 1, 122tgpconncompeqg 24436 . . . . . . . . . . . 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 2798 . . . . . . . . . 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 2846 . . . . . . . . 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 3454 . . . . . . . . . 10 𝑧 ∈ V
128 fvex 6898 . . . . . . . . . 10 ((invg‘𝐺)‘𝑦) ∈ V
129127, 128elec 8767 . . . . . . . . 9 (𝑧 ∈ [((invg‘𝐺)‘𝑦)](𝐺 ~QG 𝑆) ↔ ((invg‘𝐺)‘𝑦)(𝐺 ~QG 𝑆)𝑧)
130127, 128elec 8767 . . . . . . . . 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 2760 . . . . . . . . 9 (invg‘(oppg‘𝐺)) = (invg‘(oppg‘𝐺))
134119, 133, 102, 122eqgval 19394 . . . . . . . 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 2861 . . . 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 3205 . 2 (𝐺 ∈ TopGrp → ∀𝑦 ∈ 𝑋 ∀𝑧 ∈ 𝑋 ((𝑦(+g‘𝐺)𝑧) ∈ 𝑆 → (𝑧(+g‘𝐺)𝑦) ∈ 𝑆))
1418, 45isnsg2 19371 . 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  {crab 3412  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895  ∅c0 4278  𝒫 cpw 4556  ∪ cuni 4866   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185  ran crn 5651   ↾ cres 5652   “ cima 5653   ∘ ccom 5654   Fn wfn 6533  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  [cec 8718  Basecbs 17392  +gcplusg 17433   ↾t crest 17596  TopOpenctopn 17597  0gc0g 17615  Grpcgrp 19149  invgcminusg 19150  -gcsg 19151  SubGrpcsubg 19335  NrmSGrpcnsg 19336   ~QG cqg 19337  oppgcoppg 19564  TopOnctopon 23233   Cn ccn 23547  Conncconn 23734  Homeochmeo 24077  TopGrpctgp 24395
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-rep 5231  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11259  ax-resscn 11260  ax-1cn 11261  ax-icn 11262  ax-addcl 11263  ax-addrcl 11264  ax-mulcl 11265  ax-mulrcl 11266  ax-mulcom 11267  ax-addass 11268  ax-mulass 11269  ax-distr 11270  ax-i2m1 11271  ax-1ne0 11272  ax-1rid 11273  ax-rnegex 11274  ax-rrecex 11275  ax-cnre 11276  ax-pre-lttri 11277  ax-pre-lttrn 11278  ax-pre-ltadd 11279  ax-pre-mulgt0 11280
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-tpos 8246  df-frecs 8302  df-wrecs 8333  df-recs 8382  df-rdg 8421  df-er 8720  df-ec 8722  df-map 8852  df-en 8977  df-dom 8978  df-sdom 8979  df-fin 8980  df-fi 9406  df-pnf 11348  df-mnf 11349  df-xr 11350  df-ltxr 11351  df-le 11352  df-sub 11546  df-neg 11547  df-nn 12339  df-2 12408  df-3 12409  df-4 12410  df-5 12411  df-6 12412  df-7 12413  df-8 12414  df-9 12415  df-sets 17347  df-slot 17365  df-ndx 17377  df-base 17393  df-ress 17414  df-plusg 17446  df-tset 17452  df-rest 17598  df-topn 17599  df-0g 17617  df-topgen 17619  df-plusf 18820  df-mgm 18821  df-sgrp 18913  df-mnd 18929  df-grp 19152  df-minusg 19153  df-sbg 19154  df-subg 19338  df-nsg 19339  df-eqg 19340  df-oppg 19565  df-top 23217  df-topon 23234  df-topsp 23256  df-bases 23269  df-cld 23342  df-cn 23550  df-cnp 23551  df-conn 23735  df-tx 23886  df-hmeo 24079  df-tmd 24396  df-tgp 24397
This theorem is used by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator