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Theorem istgp2 19662
Description: A group with a topology is a topological group iff the subtraction operation is continuous. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Sep-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
tgpsubcn.2  |-  J  =  ( TopOpen `  G )
tgpsubcn.3  |-  .-  =  ( -g `  G )
Assertion
Ref Expression
istgp2  |-  ( G  e.  TopGrp 
<->  ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) ) )

Proof of Theorem istgp2
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 tgpgrp 19649 . . 3  |-  ( G  e.  TopGrp  ->  G  e.  Grp )
2 tgptps 19651 . . 3  |-  ( G  e.  TopGrp  ->  G  e.  TopSp )
3 tgpsubcn.2 . . . 4  |-  J  =  ( TopOpen `  G )
4 tgpsubcn.3 . . . 4  |-  .-  =  ( -g `  G )
53, 4tgpsubcn 19661 . . 3  |-  ( G  e.  TopGrp  ->  .-  e.  (
( J  tX  J
)  Cn  J ) )
61, 2, 53jca 1168 . 2  |-  ( G  e.  TopGrp  ->  ( G  e. 
Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J ) ) )
7 simp1 988 . . 3  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  G  e.  Grp )
8 grpmnd 15550 . . . . 5  |-  ( G  e.  Grp  ->  G  e.  Mnd )
983ad2ant1 1009 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  G  e.  Mnd )
10 simp2 989 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  G  e.  TopSp )
11 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  G )  =  (
Base `  G )
12 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( +g  `  G )  =  ( +g  `  G )
13 eqid 2443 . . . . . . . 8  |-  ( invg `  G )  =  ( invg `  G )
1473ad2ant1 1009 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  /\  x  e.  ( Base `  G
)  /\  y  e.  ( Base `  G )
)  ->  G  e.  Grp )
15 simp2 989 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  /\  x  e.  ( Base `  G
)  /\  y  e.  ( Base `  G )
)  ->  x  e.  ( Base `  G )
)
16 simp3 990 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  /\  x  e.  ( Base `  G
)  /\  y  e.  ( Base `  G )
)  ->  y  e.  ( Base `  G )
)
1711, 12, 4, 13, 14, 15, 16grpsubinv 15599 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  /\  x  e.  ( Base `  G
)  /\  y  e.  ( Base `  G )
)  ->  ( x  .-  ( ( invg `  G ) `  y
) )  =  ( x ( +g  `  G
) y ) )
1817mpt2eq3dva 6150 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  ( x  .-  ( ( invg `  G ) `  y
) ) )  =  ( x  e.  (
Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G )  |->  ( x ( +g  `  G
) y ) ) )
19 eqid 2443 . . . . . . 7  |-  ( +f `  G )  =  ( +f `  G )
2011, 12, 19plusffval 15427 . . . . . 6  |-  ( +f `  G )  =  ( x  e.  ( Base `  G
) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  ( x ( +g  `  G ) y ) )
2118, 20syl6eqr 2493 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  ( x  .-  ( ( invg `  G ) `  y
) ) )  =  ( +f `  G ) )
2211, 3istps 18541 . . . . . . 7  |-  ( G  e.  TopSp 
<->  J  e.  (TopOn `  ( Base `  G )
) )
2310, 22sylib 196 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  J  e.  (TopOn `  ( Base `  G ) ) )
2423, 23cnmpt1st 19241 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  x )  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )
2523, 23cnmpt2nd 19242 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  y )  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )
2611, 13grpinvf 15582 . . . . . . . . . . 11  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( invg `  G ) : ( Base `  G
) --> ( Base `  G
) )
27263ad2ant1 1009 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( invg `  G ) : ( Base `  G
) --> ( Base `  G
) )
2827feqmptd 5744 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( invg `  G )  =  ( x  e.  ( Base `  G
)  |->  ( ( invg `  G ) `
 x ) ) )
29 eqid 2443 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 0g
`  G )  =  ( 0g `  G
)
3011, 4, 13, 29grpinvval2 15609 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  x  e.  ( Base `  G ) )  -> 
( ( invg `  G ) `  x
)  =  ( ( 0g `  G ) 
.-  x ) )
317, 30sylan 471 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  /\  x  e.  ( Base `  G
) )  ->  (
( invg `  G ) `  x
)  =  ( ( 0g `  G ) 
.-  x ) )
3231mpteq2dva 4378 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G )  |->  ( ( invg `  G
) `  x )
)  =  ( x  e.  ( Base `  G
)  |->  ( ( 0g
`  G )  .-  x ) ) )
3328, 32eqtrd 2475 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( invg `  G )  =  ( x  e.  ( Base `  G
)  |->  ( ( 0g
`  G )  .-  x ) ) )
3411, 29grpidcl 15566 . . . . . . . . . . 11  |-  ( G  e.  Grp  ->  ( 0g `  G )  e.  ( Base `  G
) )
35343ad2ant1 1009 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( 0g `  G )  e.  ( Base `  G
) )
3623, 23, 35cnmptc 19235 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G )  |->  ( 0g
`  G ) )  e.  ( J  Cn  J ) )
3723cnmptid 19234 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G )  |->  x )  e.  ( J  Cn  J ) )
38 simp3 990 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )
3923, 36, 37, 38cnmpt12f 19239 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G )  |->  ( ( 0g `  G ) 
.-  x ) )  e.  ( J  Cn  J ) )
4033, 39eqeltrd 2517 . . . . . . 7  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( invg `  G )  e.  ( J  Cn  J ) )
4123, 23, 25, 40cnmpt21f 19245 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  ( ( invg `  G ) `
 y ) )  e.  ( ( J 
tX  J )  Cn  J ) )
4223, 23, 24, 41, 38cnmpt22f 19248 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  (
x  e.  ( Base `  G ) ,  y  e.  ( Base `  G
)  |->  ( x  .-  ( ( invg `  G ) `  y
) ) )  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )
4321, 42eqeltrrd 2518 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  ( +f `  G
)  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J ) )
4419, 3istmd 19645 . . . 4  |-  ( G  e. TopMnd 
<->  ( G  e.  Mnd  /\  G  e.  TopSp  /\  ( +f `  G
)  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J ) ) )
459, 10, 43, 44syl3anbrc 1172 . . 3  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  G  e. TopMnd )
463, 13istgp 19648 . . 3  |-  ( G  e.  TopGrp 
<->  ( G  e.  Grp  /\  G  e. TopMnd  /\  ( invg `  G )  e.  ( J  Cn  J ) ) )
477, 45, 40, 46syl3anbrc 1172 . 2  |-  ( ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) )  ->  G  e.  TopGrp )
486, 47impbii 188 1  |-  ( G  e.  TopGrp 
<->  ( G  e.  Grp  /\  G  e.  TopSp  /\  .-  e.  ( ( J  tX  J )  Cn  J
) ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    <-> wb 184    /\ w3a 965    = wceq 1369    e. wcel 1756    e. cmpt 4350   -->wf 5414   ` cfv 5418  (class class class)co 6091    e. cmpt2 6093   Basecbs 14174   +g cplusg 14238   TopOpenctopn 14360   0gc0g 14378   Mndcmnd 15409   Grpcgrp 15410   invgcminusg 15411   +fcplusf 15412   -gcsg 15413  TopOnctopon 18499   TopSpctps 18501    Cn ccn 18828    tX ctx 19133  TopMndctmd 19641   TopGrpctgp 19642
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 4403  ax-sep 4413  ax-nul 4421  ax-pow 4470  ax-pr 4531  ax-un 6372
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 2568  df-ne 2608  df-ral 2720  df-rex 2721  df-reu 2722  df-rmo 2723  df-rab 2724  df-v 2974  df-sbc 3187  df-csb 3289  df-dif 3331  df-un 3333  df-in 3335  df-ss 3342  df-nul 3638  df-if 3792  df-pw 3862  df-sn 3878  df-pr 3880  df-op 3884  df-uni 4092  df-iun 4173  df-br 4293  df-opab 4351  df-mpt 4352  df-id 4636  df-xp 4846  df-rel 4847  df-cnv 4848  df-co 4849  df-dm 4850  df-rn 4851  df-res 4852  df-ima 4853  df-iota 5381  df-fun 5420  df-fn 5421  df-f 5422  df-f1 5423  df-fo 5424  df-f1o 5425  df-fv 5426  df-riota 6052  df-ov 6094  df-oprab 6095  df-mpt2 6096  df-1st 6577  df-2nd 6578  df-map 7216  df-0g 14380  df-topgen 14382  df-mnd 15415  df-plusf 15416  df-grp 15545  df-minusg 15546  df-sbg 15547  df-top 18503  df-bases 18505  df-topon 18506  df-topsp 18507  df-cn 18831  df-cnp 18832  df-tx 19135  df-tmd 19643  df-tgp 19644
This theorem is referenced by:  distgp  19670  indistgp  19671  divstgplem  19691  ngptgp  20222  cnfldtgp  20445
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