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

Theorem tgptsmscls 24469
Description: A sum in a topological group is uniquely determined up to a coset of cls({0}), which is a normal subgroup by clsnsg 24429, 0nsg 19379. (Contributed by Mario Carneiro, 22-Sep-2015.) (Proof shortened by AV, 24-Jul-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
tgptsmscls.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
tgptsmscls.j 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
tgptsmscls.1 (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
tgptsmscls.2 (𝜑 → 𝐺 ∈ TopGrp)
tgptsmscls.a (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
tgptsmscls.f (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
tgptsmscls.x (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐺 tsums 𝐹))
Assertion
Ref Expression
tgptsmscls (𝜑 → (𝐺 tsums 𝐹) = ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))

Proof of Theorem tgptsmscls
Dummy variables 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 tgptsmscls.2 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐺 ∈ TopGrp)
21adantr 486 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ TopGrp)
3 tgpgrp 24397 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ Grp)
42, 3syl 18 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ Grp)
5 eqid 2760 . . . . . . . . . . 11 (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
650subg 19362 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Grp → {(0g‘𝐺)} ∈ (SubGrp‘𝐺))
74, 6syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → {(0g‘𝐺)} ∈ (SubGrp‘𝐺))
8 tgptsmscls.j . . . . . . . . . 10 𝐽 = (TopOpen‘𝐺)
98clssubg 24428 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ {(0g‘𝐺)} ∈ (SubGrp‘𝐺)) → ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
102, 7, 9syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ∈ (SubGrp‘𝐺))
11 tgptsmscls.b . . . . . . . . 9 𝐵 = (Base‘𝐺)
12 eqid 2760 . . . . . . . . 9 (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) = (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))
1311, 12eqger 19390 . . . . . . . 8 (((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ∈ (SubGrp‘𝐺) → (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) Er 𝐵)
1410, 13syl 18 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) Er 𝐵)
15 tgptsmscls.1 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐺 ∈ CMnd)
16 tgptps 24399 . . . . . . . . . . 11 (𝐺 ∈ TopGrp → 𝐺 ∈ TopSp)
171, 16syl 18 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐺 ∈ TopSp)
18 tgptsmscls.a . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐴 ∈ 𝑉)
19 tgptsmscls.f . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
2011, 15, 17, 18, 19tsmscl 24454 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐺 tsums 𝐹) ⊆ 𝐵)
2120sselda 3908 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑥 ∈ 𝐵)
22 tgptsmscls.x . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 𝑋 ∈ (𝐺 tsums 𝐹))
2320, 22sseldd 3909 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 𝑋 ∈ 𝐵)
2423adantr 486 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑋 ∈ 𝐵)
25 eqid 2760 . . . . . . . . . 10 (-g‘𝐺) = (-g‘𝐺)
2615adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ CMnd)
2718adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐴 ∈ 𝑉)
2819adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐹:𝐴⟶𝐵)
2922adantr 486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑋 ∈ (𝐺 tsums 𝐹))
30 simpr 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹))
3111, 25, 26, 2, 27, 28, 28, 29, 30tsmssub 24468 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑋(-g‘𝐺)𝑥) ∈ (𝐺 tsums (𝐹 ∘f (-g‘𝐺)𝐹)))
3228ffvelcdmda 7084 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (𝐹‘𝑘) ∈ 𝐵)
3328feqmptd 6953 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐹 = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (𝐹‘𝑘)))
3427, 32, 32, 33, 33offval2 7713 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐹 ∘f (-g‘𝐺)𝐹) = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ ((𝐹‘𝑘)(-g‘𝐺)(𝐹‘𝑘))))
354adantr 486 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → 𝐺 ∈ Grp)
3611, 5, 25grpsubid 19234 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐺 ∈ Grp ∧ (𝐹‘𝑘) ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑘)(-g‘𝐺)(𝐹‘𝑘)) = (0g‘𝐺))
3735, 32, 36syl2anc 596 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → ((𝐹‘𝑘)(-g‘𝐺)(𝐹‘𝑘)) = (0g‘𝐺))
3837mpteq2dva 5197 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ ((𝐹‘𝑘)(-g‘𝐺)(𝐹‘𝑘))) = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)))
3934, 38eqtrd 2795 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐹 ∘f (-g‘𝐺)𝐹) = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)))
4039oveq2d 7436 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐺 tsums (𝐹 ∘f (-g‘𝐺)𝐹)) = (𝐺 tsums (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺))))
412, 16syl 18 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ TopSp)
4211, 5grpidcl 19176 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ Grp → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
434, 42syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
4443adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) ∧ 𝑘 ∈ 𝐴) → (0g‘𝐺) ∈ 𝐵)
4544fmpttd 7115 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)):𝐴⟶𝐵)
46 fconstmpt 5712 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 × {(0g‘𝐺)}) = (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺))
47 fvexd 6900 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (0g‘𝐺) ∈ V)
4818, 47fczfsuppd 9378 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 × {(0g‘𝐺)}) finSupp (0g‘𝐺))
4948adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐴 × {(0g‘𝐺)}) finSupp (0g‘𝐺))
5046, 49eqbrtrrid 5140 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)) finSupp (0g‘𝐺))
5111, 5, 26, 41, 27, 45, 50, 8tsmsgsum 24458 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐺 tsums (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺))) = ((cls‘𝐽)‘{(𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)))}))
52 cmnmnd 20011 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐺 ∈ CMnd → 𝐺 ∈ Mnd)
5326, 52syl 18 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ Mnd)
545gsumz 19032 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝐴 ∈ 𝑉) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺))) = (0g‘𝐺))
5553, 27, 54syl2anc 596 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺))) = (0g‘𝐺))
5655sneqd 4595 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → {(𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)))} = {(0g‘𝐺)})
5756fveq2d 6889 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → ((cls‘𝐽)‘{(𝐺 Σg (𝑘 ∈ 𝐴 ↦ (0g‘𝐺)))}) = ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))
5840, 51, 573eqtrd 2799 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝐺 tsums (𝐹 ∘f (-g‘𝐺)𝐹)) = ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))
5931, 58eleqtrd 2862 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑋(-g‘𝐺)𝑥) ∈ ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))
60 isabl 19998 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ Abel ↔ (𝐺 ∈ Grp ∧ 𝐺 ∈ CMnd))
614, 26, 60sylanbrc 595 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝐺 ∈ Abel)
6211subgss 19337 . . . . . . . . . 10 (((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ∈ (SubGrp‘𝐺) → ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ⊆ 𝐵)
6310, 62syl 18 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ⊆ 𝐵)
6411, 25, 12eqgabl 20048 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Abel ∧ ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) ⊆ 𝐵) → (𝑥(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑋 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ (𝑋(-g‘𝐺)𝑥) ∈ ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))))
6561, 63, 64syl2anc 596 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → (𝑥(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑋 ↔ (𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵 ∧ (𝑋(-g‘𝐺)𝑥) ∈ ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))))
6621, 24, 59, 65mpbir3and 1361 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑥(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑋)
6714, 66ersym 8730 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑋(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑥)
6812releqg 19385 . . . . . . 7 Rel (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))
69 relelec 8765 . . . . . . 7 (Rel (𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) → (𝑥 ∈ [𝑋](𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) ↔ 𝑋(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑥))
7068, 69ax-mp 5 . . . . . 6 (𝑥 ∈ [𝑋](𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) ↔ 𝑋(𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}))𝑥)
7167, 70sylibr 237 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑥 ∈ [𝑋](𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})))
72 eqid 2760 . . . . . . 7 ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)}) = ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})
7311, 8, 5, 12, 72snclseqg 24435 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ TopGrp ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → [𝑋](𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) = ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))
742, 24, 73syl2anc 596 . . . . 5 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → [𝑋](𝐺 ~QG ((cls‘𝐽)‘{(0g‘𝐺)})) = ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))
7571, 74eleqtrd 2862 . . . 4 ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹)) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))
7675ex 418 . . 3 (𝜑 → (𝑥 ∈ (𝐺 tsums 𝐹) → 𝑥 ∈ ((cls‘𝐽)‘{𝑋})))
7776ssrdv 3914 . 2 (𝜑 → (𝐺 tsums 𝐹) ⊆ ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))
7811, 8, 15, 17, 18, 19, 22tsmscls 24457 . 2 (𝜑 → ((cls‘𝐽)‘{𝑋}) ⊆ (𝐺 tsums 𝐹))
7977, 78eqssd 3925 1 (𝜑 → (𝐺 tsums 𝐹) = ((cls‘𝐽)‘{𝑋}))
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  Vcvv 3450   ⊆ wss 3895  {csn 4583   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5185   × cxp 5648  Rel wrel 5655  ⟶wf 6534  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420   ∘f cof 7691   Er wer 8714  [cec 8715   finSupp cfsupp 9353  Basecbs 17387  TopOpenctopn 17592  0gc0g 17610   Σg cgsu 17611  Mndcmnd 18923  Grpcgrp 19144  -gcsg 19146  SubGrpcsubg 19330   ~QG cqg 19332  CMndccmn 19994  Abelcabl 19995  TopSpctps 23250  clsccl 23336  TopGrpctgp 24390   tsums ctsu 24445
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 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277
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 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-int 4907  df-iun 4952  df-iin 4953  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-se 5604  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-isom 6547  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-of 7693  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-supp 8178  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-1o 8476  df-er 8717  df-ec 8719  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-fin 8977  df-fsupp 9354  df-oi 9504  df-card 10020  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-2 12405  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-fz 13640  df-fzo 13789  df-seq 14145  df-hash 14475  df-sets 17342  df-slot 17360  df-ndx 17372  df-base 17388  df-ress 17409  df-plusg 17441  df-0g 17612  df-gsum 17613  df-topgen 17614  df-plusf 18815  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-submnd 18979  df-grp 19147  df-minusg 19148  df-sbg 19149  df-subg 19333  df-eqg 19335  df-ghm 19428  df-cntz 19531  df-cmn 19996  df-abl 19997  df-fbas 21675  df-fg 21676  df-top 23212  df-topon 23229  df-topsp 23251  df-bases 23264  df-cld 23337  df-ntr 23338  df-cls 23339  df-nei 23416  df-cn 23545  df-cnp 23546  df-tx 23881  df-hmeo 24074  df-fil 24165  df-fm 24257  df-flim 24258  df-flf 24259  df-tmd 24391  df-tgp 24392  df-tsms 24446
This theorem is used by:  tgptsmscld  24470
  Copyright terms: Public domain W3C validator