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Theorem issubgoi 23918
Description: Properties that determine a subgroup. (Contributed by Paul Chapman, 25-Feb-2008.) (New usage is discouraged.)
Hypotheses
Ref Expression
issubgoi.1  |-  G  e. 
GrpOp
issubgoi.2  |-  X  =  ran  G
issubgoi.3  |-  U  =  (GId `  G )
issubgoi.4  |-  N  =  ( inv `  G
)
issubgoi.5  |-  Y  C_  X
issubgoi.6  |-  H  =  ( G  |`  ( Y  X.  Y ) )
issubgoi.7  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y )  ->  ( x G y )  e.  Y )
issubgoi.8  |-  U  e.  Y
issubgoi.9  |-  ( x  e.  Y  ->  ( N `  x )  e.  Y )
Assertion
Ref Expression
issubgoi  |-  H  e.  ( SubGrpOp `  G )
Distinct variable groups:    x, H, y    y, N    x, U, y    x, Y, y
Allowed substitution hints:    G( x, y)    N( x)    X( x, y)

Proof of Theorem issubgoi
Dummy variables  a 
b  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 issubgoi.1 . 2  |-  G  e. 
GrpOp
2 issubgoi.2 . . . . 5  |-  X  =  ran  G
3 rnexg 6596 . . . . . 6  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  ran  G  e. 
_V )
41, 3ax-mp 5 . . . . 5  |-  ran  G  e.  _V
52, 4eqeltri 2532 . . . 4  |-  X  e. 
_V
6 issubgoi.5 . . . 4  |-  Y  C_  X
75, 6ssexi 4521 . . 3  |-  Y  e. 
_V
82grpofo 23807 . . . . . . . 8  |-  ( G  e.  GrpOp  ->  G :
( X  X.  X
) -onto-> X )
9 fof 5704 . . . . . . . 8  |-  ( G : ( X  X.  X ) -onto-> X  ->  G : ( X  X.  X ) --> X )
101, 8, 9mp2b 10 . . . . . . 7  |-  G :
( X  X.  X
) --> X
11 xpss12 5029 . . . . . . . 8  |-  ( ( Y  C_  X  /\  Y  C_  X )  -> 
( Y  X.  Y
)  C_  ( X  X.  X ) )
126, 6, 11mp2an 672 . . . . . . 7  |-  ( Y  X.  Y )  C_  ( X  X.  X
)
13 fssres 5662 . . . . . . 7  |-  ( ( G : ( X  X.  X ) --> X  /\  ( Y  X.  Y )  C_  ( X  X.  X ) )  ->  ( G  |`  ( Y  X.  Y
) ) : ( Y  X.  Y ) --> X )
1410, 12, 13mp2an 672 . . . . . 6  |-  ( G  |`  ( Y  X.  Y
) ) : ( Y  X.  Y ) --> X
15 issubgoi.6 . . . . . . 7  |-  H  =  ( G  |`  ( Y  X.  Y ) )
1615feq1i 5635 . . . . . 6  |-  ( H : ( Y  X.  Y ) --> X  <->  ( G  |`  ( Y  X.  Y
) ) : ( Y  X.  Y ) --> X )
1714, 16mpbir 209 . . . . 5  |-  H :
( Y  X.  Y
) --> X
18 ffn 5643 . . . . 5  |-  ( H : ( Y  X.  Y ) --> X  ->  H  Fn  ( Y  X.  Y ) )
1917, 18ax-mp 5 . . . 4  |-  H  Fn  ( Y  X.  Y
)
2015oveqi 6189 . . . . . . . 8  |-  ( a H b )  =  ( a ( G  |`  ( Y  X.  Y
) ) b )
21 ovres 6316 . . . . . . . 8  |-  ( ( a  e.  Y  /\  b  e.  Y )  ->  ( a ( G  |`  ( Y  X.  Y
) ) b )  =  ( a G b ) )
2220, 21syl5eq 2502 . . . . . . 7  |-  ( ( a  e.  Y  /\  b  e.  Y )  ->  ( a H b )  =  ( a G b ) )
2322issubgoilem 23917 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y )  ->  ( x H y )  =  ( x G y ) )
24 issubgoi.7 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y )  ->  ( x G y )  e.  Y )
2523, 24eqeltrd 2536 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y )  ->  ( x H y )  e.  Y )
2625rgen2a 2868 . . . 4  |-  A. x  e.  Y  A. y  e.  Y  ( x H y )  e.  Y
27 ffnov 6280 . . . 4  |-  ( H : ( Y  X.  Y ) --> Y  <->  ( H  Fn  ( Y  X.  Y
)  /\  A. x  e.  Y  A. y  e.  Y  ( x H y )  e.  Y ) )
2819, 26, 27mpbir2an 911 . . 3  |-  H :
( Y  X.  Y
) --> Y
2923oveq1d 6191 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y )  ->  ( ( x H y ) G z )  =  ( ( x G y ) G z ) )
30293adant3 1008 . . . 4  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( ( x H y ) G z )  =  ( ( x G y ) G z ) )
3122issubgoilem 23917 . . . . . 6  |-  ( ( ( x H y )  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( ( x H y ) H z )  =  ( ( x H y ) G z ) )
3225, 31sylan 471 . . . . 5  |-  ( ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y
)  /\  z  e.  Y )  ->  (
( x H y ) H z )  =  ( ( x H y ) G z ) )
33323impa 1183 . . . 4  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( ( x H y ) H z )  =  ( ( x H y ) G z ) )
3422issubgoilem 23917 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( y H z )  =  ( y G z ) )
3534oveq2d 6192 . . . . . 6  |-  ( ( y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( x G ( y H z ) )  =  ( x G ( y G z ) ) )
36353adant1 1006 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( x G ( y H z ) )  =  ( x G ( y G z ) ) )
3728fovcl 6281 . . . . . . 7  |-  ( ( y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( y H z )  e.  Y )
3822issubgoilem 23917 . . . . . . 7  |-  ( ( x  e.  Y  /\  ( y H z )  e.  Y )  ->  ( x H ( y H z ) )  =  ( x G ( y H z ) ) )
3937, 38sylan2 474 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  Y  /\  ( y  e.  Y  /\  z  e.  Y
) )  ->  (
x H ( y H z ) )  =  ( x G ( y H z ) ) )
40393impb 1184 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( x H ( y H z ) )  =  ( x G ( y H z ) ) )
416sseli 3436 . . . . . 6  |-  ( x  e.  Y  ->  x  e.  X )
426sseli 3436 . . . . . 6  |-  ( y  e.  Y  ->  y  e.  X )
436sseli 3436 . . . . . 6  |-  ( z  e.  Y  ->  z  e.  X )
442grpoass 23811 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  (
x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X )
)  ->  ( (
x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
451, 44mpan 670 . . . . . 6  |-  ( ( x  e.  X  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X )  ->  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
4641, 42, 43, 45syl3an 1261 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( ( x G y ) G z )  =  ( x G ( y G z ) ) )
4736, 40, 463eqtr4d 2500 . . . 4  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( x H ( y H z ) )  =  ( ( x G y ) G z ) )
4830, 33, 473eqtr4d 2500 . . 3  |-  ( ( x  e.  Y  /\  y  e.  Y  /\  z  e.  Y )  ->  ( ( x H y ) H z )  =  ( x H ( y H z ) ) )
49 issubgoi.8 . . 3  |-  U  e.  Y
5022issubgoilem 23917 . . . . 5  |-  ( ( U  e.  Y  /\  x  e.  Y )  ->  ( U H x )  =  ( U G x ) )
5149, 50mpan 670 . . . 4  |-  ( x  e.  Y  ->  ( U H x )  =  ( U G x ) )
52 issubgoi.3 . . . . . 6  |-  U  =  (GId `  G )
532, 52grpolid 23827 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X )  ->  ( U G x )  =  x )
541, 41, 53sylancr 663 . . . 4  |-  ( x  e.  Y  ->  ( U G x )  =  x )
5551, 54eqtrd 2490 . . 3  |-  ( x  e.  Y  ->  ( U H x )  =  x )
56 issubgoi.9 . . 3  |-  ( x  e.  Y  ->  ( N `  x )  e.  Y )
5722issubgoilem 23917 . . . . 5  |-  ( ( ( N `  x
)  e.  Y  /\  x  e.  Y )  ->  ( ( N `  x ) H x )  =  ( ( N `  x ) G x ) )
5856, 57mpancom 669 . . . 4  |-  ( x  e.  Y  ->  (
( N `  x
) H x )  =  ( ( N `
 x ) G x ) )
59 issubgoi.4 . . . . . 6  |-  N  =  ( inv `  G
)
602, 52, 59grpolinv 23836 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  GrpOp  /\  x  e.  X )  ->  (
( N `  x
) G x )  =  U )
611, 41, 60sylancr 663 . . . 4  |-  ( x  e.  Y  ->  (
( N `  x
) G x )  =  U )
6258, 61eqtrd 2490 . . 3  |-  ( x  e.  Y  ->  (
( N `  x
) H x )  =  U )
637, 28, 48, 49, 55, 56, 62isgrpoi 23806 . 2  |-  H  e. 
GrpOp
64 resss 5218 . . 3  |-  ( G  |`  ( Y  X.  Y
) )  C_  G
6515, 64eqsstri 3470 . 2  |-  H  C_  G
66 issubgo 23911 . 2  |-  ( H  e.  ( SubGrpOp `  G
)  <->  ( G  e. 
GrpOp  /\  H  e.  GrpOp  /\  H  C_  G )
)
671, 63, 65, 66mpbir3an 1170 1  |-  H  e.  ( SubGrpOp `  G )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 965    = wceq 1370    e. wcel 1757   A.wral 2792   _Vcvv 3054    C_ wss 3412    X. cxp 4922   ran crn 4925    |` cres 4926    Fn wfn 5497   -->wf 5498   -onto->wfo 5500   ` cfv 5502  (class class class)co 6176   GrpOpcgr 23794  GIdcgi 23795   invcgn 23796   SubGrpOpcsubgo 23909
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1592  ax-4 1603  ax-5 1671  ax-6 1709  ax-7 1729  ax-8 1759  ax-9 1761  ax-10 1776  ax-11 1781  ax-12 1793  ax-13 1944  ax-ext 2429  ax-rep 4487  ax-sep 4497  ax-nul 4505  ax-pow 4554  ax-pr 4615  ax-un 6458
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 967  df-tru 1373  df-ex 1588  df-nf 1591  df-sb 1702  df-eu 2263  df-mo 2264  df-clab 2436  df-cleq 2442  df-clel 2445  df-nfc 2598  df-ne 2643  df-ral 2797  df-rex 2798  df-reu 2799  df-rab 2801  df-v 3056  df-sbc 3271  df-csb 3373  df-dif 3415  df-un 3417  df-in 3419  df-ss 3426  df-nul 3722  df-if 3876  df-pw 3946  df-sn 3962  df-pr 3964  df-op 3968  df-uni 4176  df-iun 4257  df-br 4377  df-opab 4435  df-mpt 4436  df-id 4720  df-xp 4930  df-rel 4931  df-cnv 4932  df-co 4933  df-dm 4934  df-rn 4935  df-res 4936  df-ima 4937  df-iota 5465  df-fun 5504  df-fn 5505  df-f 5506  df-f1 5507  df-fo 5508  df-f1o 5509  df-fv 5510  df-riota 6137  df-ov 6179  df-grpo 23799  df-gid 23800  df-ginv 23801  df-subgo 23910
This theorem is referenced by:  readdsubgo  23961  zaddsubgo  23962  hhssabloi  24784  ghomgrpilem2  27425
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