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Theorem grpokerinj 28755
Description: A group homomorphism is injective if and only if its kernel is zero. (Contributed by Jeff Madsen, 16-Jun-2011.)
Hypotheses
Ref Expression
grpkerinj.1  |-  X  =  ran  G
grpkerinj.2  |-  W  =  (GId `  G )
grpkerinj.3  |-  Y  =  ran  H
grpkerinj.4  |-  U  =  (GId `  H )
Assertion
Ref Expression
grpokerinj  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( F : X -1-1-> Y  <->  ( `' F " { U } )  =  { W }
) )

Proof of Theorem grpokerinj
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 grpkerinj.2 . . . . . . . . 9  |-  W  =  (GId `  G )
2 grpkerinj.4 . . . . . . . . 9  |-  U  =  (GId `  H )
31, 2ghomid 23857 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( F `  W )  =  U )
43sneqd 3894 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  { ( F `
 W ) }  =  { U }
)
5 grpkerinj.1 . . . . . . . . . 10  |-  X  =  ran  G
6 grpkerinj.3 . . . . . . . . . 10  |-  Y  =  ran  H
75, 6ghomf 28752 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  F : X --> Y )
8 ffn 5564 . . . . . . . . 9  |-  ( F : X --> Y  ->  F  Fn  X )
97, 8syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  F  Fn  X
)
105, 1grpoidcl 23709 . . . . . . . . 9  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  W  e.  X )
11103ad2ant1 1009 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  W  e.  X
)
12 fnsnfv 5756 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  Fn  X  /\  W  e.  X )  ->  { ( F `  W ) }  =  ( F " { W } ) )
139, 11, 12syl2anc 661 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  { ( F `
 W ) }  =  ( F " { W } ) )
144, 13eqtr3d 2477 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  { U }  =  ( F " { W } ) )
1514imaeq2d 5174 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( `' F " { U } )  =  ( `' F " ( F " { W } ) ) )
1615adantl 466 . . . 4  |-  ( ( F : X -1-1-> Y  /\  ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
) )  ->  ( `' F " { U } )  =  ( `' F " ( F
" { W }
) ) )
1710snssd 4023 . . . . . 6  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  { W }  C_  X )
18173ad2ant1 1009 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  { W }  C_  X )
19 f1imacnv 5662 . . . . 5  |-  ( ( F : X -1-1-> Y  /\  { W }  C_  X )  ->  ( `' F " ( F
" { W }
) )  =  { W } )
2018, 19sylan2 474 . . . 4  |-  ( ( F : X -1-1-> Y  /\  ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
) )  ->  ( `' F " ( F
" { W }
) )  =  { W } )
2116, 20eqtrd 2475 . . 3  |-  ( ( F : X -1-1-> Y  /\  ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
) )  ->  ( `' F " { U } )  =  { W } )
2221expcom 435 . 2  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( F : X -1-1-> Y  ->  ( `' F " { U } )  =  { W } ) )
237adantr 465 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( `' F " { U }
)  =  { W } )  ->  F : X --> Y )
24 simpl2 992 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  ->  H  e.  GrpOp )
257ffvelrnda 5848 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  x  e.  X )  ->  ( F `  x )  e.  Y )
2625adantrr 716 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( F `  x
)  e.  Y )
277ffvelrnda 5848 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  y  e.  X )  ->  ( F `  y )  e.  Y )
2827adantrl 715 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( F `  y
)  e.  Y )
29 eqid 2443 . . . . . . . . 9  |-  (  /g  `  H )  =  (  /g  `  H )
306, 2, 29grpoeqdivid 28751 . . . . . . . 8  |-  ( ( H  e.  GrpOp  /\  ( F `  x )  e.  Y  /\  ( F `  y )  e.  Y )  ->  (
( F `  x
)  =  ( F `
 y )  <->  ( ( F `  x )
(  /g  `  H ) ( F `  y
) )  =  U ) )
3124, 26, 28, 30syl3anc 1218 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( ( F `  x )  =  ( F `  y )  <-> 
( ( F `  x ) (  /g  `  H ) ( F `
 y ) )  =  U ) )
3231adantlr 714 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  x )  =  ( F `  y )  <->  ( ( F `  x )
(  /g  `  H ) ( F `  y
) )  =  U ) )
33 eqid 2443 . . . . . . . . . 10  |-  (  /g  `  G )  =  (  /g  `  G )
345, 33, 29ghomdiv 28754 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( F `  (
x (  /g  `  G
) y ) )  =  ( ( F `
 x ) (  /g  `  H ) ( F `  y
) ) )
3534adantlr 714 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( F `  ( x (  /g  `  G ) y ) )  =  ( ( F `  x ) (  /g  `  H
) ( F `  y ) ) )
3635eqeq1d 2451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  ( x
(  /g  `  G ) y ) )  =  U  <->  ( ( F `
 x ) (  /g  `  H ) ( F `  y
) )  =  U ) )
37 fvex 5706 . . . . . . . . . . 11  |-  (GId `  H )  e.  _V
382, 37eqeltri 2513 . . . . . . . . . 10  |-  U  e. 
_V
3938snid 3910 . . . . . . . . 9  |-  U  e. 
{ U }
40 eleq1 2503 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F `  ( x (  /g  `  G
) y ) )  =  U  ->  (
( F `  (
x (  /g  `  G
) y ) )  e.  { U }  <->  U  e.  { U }
) )
4139, 40mpbiri 233 . . . . . . . 8  |-  ( ( F `  ( x (  /g  `  G
) y ) )  =  U  ->  ( F `  ( x
(  /g  `  G ) y ) )  e. 
{ U } )
42 ffun 5566 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( F : X --> Y  ->  Fun  F )
437, 42syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  Fun  F )
4443adantr 465 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  ->  Fun  F )
455, 33grpodivcl 23739 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X  /\  y  e.  X )  ->  (
x (  /g  `  G
) y )  e.  X )
46453expb 1188 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( x
(  /g  `  G ) y )  e.  X
)
47463ad2antl1 1150 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( x (  /g  `  G ) y )  e.  X )
48 fdm 5568 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( F : X --> Y  ->  dom  F  =  X )
497, 48syl 16 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  dom  F  =  X )
5049adantr 465 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  ->  dom  F  =  X )
5147, 50eleqtrrd 2520 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( x (  /g  `  G ) y )  e.  dom  F )
52 fvimacnv 5823 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( Fun  F  /\  (
x (  /g  `  G
) y )  e. 
dom  F )  -> 
( ( F `  ( x (  /g  `  G ) y ) )  e.  { U } 
<->  ( x (  /g  `  G ) y )  e.  ( `' F " { U } ) ) )
5344, 51, 52syl2anc 661 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( ( F `  ( x (  /g  `  G ) y ) )  e.  { U } 
<->  ( x (  /g  `  G ) y )  e.  ( `' F " { U } ) ) )
54 eleq2 2504 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( `' F " { U } )  =  { W }  ->  ( ( x (  /g  `  G
) y )  e.  ( `' F " { U } )  <->  ( x
(  /g  `  G ) y )  e.  { W } ) )
5553, 54sylan9bb 699 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X
) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  ->  (
( F `  (
x (  /g  `  G
) y ) )  e.  { U }  <->  ( x (  /g  `  G
) y )  e. 
{ W } ) )
5655an32s 802 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  ( x
(  /g  `  G ) y ) )  e. 
{ U }  <->  ( x
(  /g  `  G ) y )  e.  { W } ) )
57 elsni 3907 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x (  /g  `  G
) y )  e. 
{ W }  ->  ( x (  /g  `  G
) y )  =  W )
585, 1, 33grpoeqdivid 28751 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X  /\  y  e.  X )  ->  (
x  =  y  <->  ( x
(  /g  `  G ) y )  =  W ) )
5958biimprd 223 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X  /\  y  e.  X )  ->  (
( x (  /g  `  G ) y )  =  W  ->  x  =  y ) )
60593expb 1188 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( (
x (  /g  `  G
) y )  =  W  ->  x  =  y ) )
61603ad2antl1 1150 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( ( x (  /g  `  G ) y )  =  W  ->  x  =  y ) )
6257, 61syl5 32 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( x  e.  X  /\  y  e.  X ) )  -> 
( ( x (  /g  `  G ) y )  e.  { W }  ->  x  =  y ) )
6362adantlr 714 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( (
x (  /g  `  G
) y )  e. 
{ W }  ->  x  =  y ) )
6456, 63sylbid 215 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  ( x
(  /g  `  G ) y ) )  e. 
{ U }  ->  x  =  y ) )
6541, 64syl5 32 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  ( x
(  /g  `  G ) y ) )  =  U  ->  x  =  y ) )
6636, 65sylbird 235 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( (
( F `  x
) (  /g  `  H
) ( F `  y ) )  =  U  ->  x  =  y ) )
6732, 66sylbid 215 . . . . 5  |-  ( ( ( ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  /\  ( `' F " { U } )  =  { W } )  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X )
)  ->  ( ( F `  x )  =  ( F `  y )  ->  x  =  y ) )
6867ralrimivva 2813 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( `' F " { U }
)  =  { W } )  ->  A. x  e.  X  A. y  e.  X  ( ( F `  x )  =  ( F `  y )  ->  x  =  y ) )
69 dff13 5976 . . . 4  |-  ( F : X -1-1-> Y  <->  ( F : X --> Y  /\  A. x  e.  X  A. y  e.  X  (
( F `  x
)  =  ( F `
 y )  ->  x  =  y )
) )
7023, 68, 69sylanbrc 664 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H )
)  /\  ( `' F " { U }
)  =  { W } )  ->  F : X -1-1-> Y )
7170ex 434 . 2  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( ( `' F " { U } )  =  { W }  ->  F : X -1-1-> Y ) )
7222, 71impbid 191 1  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  F  e.  ( G GrpOpHom  H ) )  ->  ( F : X -1-1-> Y  <->  ( `' F " { U } )  =  { W }
) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    /\ w3a 965    = wceq 1369    e. wcel 1756   A.wral 2720   _Vcvv 2977    C_ wss 3333   {csn 3882   `'ccnv 4844   dom cdm 4845   ran crn 4846   "cima 4848   Fun wfun 5417    Fn wfn 5418   -->wf 5419   -1-1->wf1 5420   ` cfv 5423  (class class class)co 6096   GrpOpcgr 23678  GIdcgi 23679    /g cgs 23681   GrpOpHom cghom 23849
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-rep 4408  ax-sep 4418  ax-nul 4426  ax-pow 4475  ax-pr 4536  ax-un 6377
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2573  df-ne 2613  df-ral 2725  df-rex 2726  df-reu 2727  df-rab 2729  df-v 2979  df-sbc 3192  df-csb 3294  df-dif 3336  df-un 3338  df-in 3340  df-ss 3347  df-nul 3643  df-if 3797  df-pw 3867  df-sn 3883  df-pr 3885  df-op 3889  df-uni 4097  df-iun 4178  df-br 4298  df-opab 4356  df-mpt 4357  df-id 4641  df-xp 4851  df-rel 4852  df-cnv 4853  df-co 4854  df-dm 4855  df-rn 4856  df-res 4857  df-ima 4858  df-iota 5386  df-fun 5425  df-fn 5426  df-f 5427  df-f1 5428  df-fo 5429  df-f1o 5430  df-fv 5431  df-riota 6057  df-ov 6099  df-oprab 6100  df-mpt2 6101  df-1st 6582  df-2nd 6583  df-grpo 23683  df-gid 23684  df-ginv 23685  df-gdiv 23686  df-ghom 23850
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