Theorem subgga 16954

Description: A subgroup acts on its parent group. (Contributed by Jeff Hankins, 13-Aug-2009.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
subgga.1	|- X = ( Base ` G )
subgga.2	|- .+ = ( +g ` G )
subgga.3	|- H = ( G ↾s Y )
subgga.4	|- F = ( x e. Y , y e. X |-> ( x .+ y ) )

Assertion

Ref	Expression
subgga	|- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F e. ( H GrpAct X ) )

Distinct variable groups:   x, y, G   x, X, y   x, Y, y   x, .+ , y

Allowed substitution hints:   F( x, y)   H( x, y)

Proof of Theorem subgga

Dummy variables v u w are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		subgga.3	. . . 4 |- H = ( G ↾s Y )
2	1	subggrp 16820	. . 3 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> H e. Grp )
3		subgga.1	. . . 4 |- X = ( Base ` G )
4		fvex 5875	. . . 4 |- ( Base ` G ) e. _V
5	3, 4	eqeltri 2525	. . 3 |- X e. _V
6	2, 5	jctir 541	. 2 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( H e. Grp /\ X e. _V ) )
7		subgrcl 16822	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> G e. Grp )
8	7	adantr 467	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> G e. Grp )
9	3	subgss 16818	. . . . . . . . 9 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> Y C_ X )
10	9	sselda 3432	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ x e. Y ) -> x e. X )
11	10	adantrr 723	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> x e. X )
12		simprr 766	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> y e. X )
13		subgga.2	. . . . . . . 8 |- .+ = ( +g ` G )
14	3, 13	grpcl 16679	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ x e. X /\ y e. X ) -> ( x .+ y ) e. X )
15	8, 11, 12, 14	syl3anc 1268	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> ( x .+ y ) e. X )
16	15	ralrimivva 2809	. . . . 5 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> A. x e. Y A. y e. X ( x .+ y ) e. X )
17		subgga.4	. . . . . 6 |- F = ( x e. Y , y e. X |-> ( x .+ y ) )
18	17	fmpt2 6860	. . . . 5 |- ( A. x e. Y A. y e. X ( x .+ y ) e. X <-> F : ( Y X. X ) --> X )
19	16, 18	sylib 200	. . . 4 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F : ( Y X. X ) --> X )
20	1	subgbas 16821	. . . . . 6 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> Y = ( Base ` H ) )
21	20	xpeq1d 4857	. . . . 5 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( Y X. X ) = ( ( Base ` H ) X. X ) )
22	21	feq2d 5715	. . . 4 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( F : ( Y X. X ) --> X <-> F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X ) )
23	19, 22	mpbid 214	. . 3 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X )
24		eqid 2451	. . . . . . . 8 |- ( 0g ` G ) = ( 0g ` G )
25	24	subg0cl 16825	. . . . . . 7 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( 0g ` G ) e. Y )
26		oveq12 6299	. . . . . . . 8 |- ( ( x = ( 0g ` G ) /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
27		ovex 6318	. . . . . . . 8 |- ( ( 0g ` G ) .+ u ) e. _V
28	26, 17, 27	ovmpt2a 6427	. . . . . . 7 |- ( ( ( 0g ` G ) e. Y /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
29	25, 28	sylan 474	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
30	1, 24	subg0 16823	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( 0g ` G ) = ( 0g ` H ) )
31	30	oveq1d 6305	. . . . . . 7 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` H ) F u ) )
32	31	adantr 467	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` H ) F u ) )
33	3, 13, 24	grplid 16696	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) .+ u ) = u )
34	7, 33	sylan 474	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) .+ u ) = u )
35	29, 32, 34	3eqtr3d 2493	. . . . 5 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` H ) F u ) = u )
36	7	ad2antrr 732	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> G e. Grp )
37	9	ad2antrr 732	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> Y C_ X )
38		simprl 764	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> v e. Y )
39	37, 38	sseldd 3433	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> v e. X )
40		simprr 766	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> w e. Y )
41	37, 40	sseldd 3433	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> w e. X )
42		simplr 762	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> u e. X )
43	3, 13	grpass 16680	. . . . . . . . . 10 |- ( ( G e. Grp /\ ( v e. X /\ w e. X /\ u e. X ) ) -> ( ( v .+ w ) .+ u ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
44	36, 39, 41, 42, 43	syl13anc 1270	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) .+ u ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
45	3, 13	grpcl 16679	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( G e. Grp /\ w e. X /\ u e. X ) -> ( w .+ u ) e. X )
46	36, 41, 42, 45	syl3anc 1268	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( w .+ u ) e. X )
47		oveq12 6299	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = v /\ y = ( w .+ u ) ) -> ( x .+ y ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
48		ovex 6318	. . . . . . . . . . 11 |- ( v .+ ( w .+ u ) ) e. _V
49	47, 17, 48	ovmpt2a 6427	. . . . . . . . . 10 |- ( ( v e. Y /\ ( w .+ u ) e. X ) -> ( v F ( w .+ u ) ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
50	38, 46, 49	syl2anc 667	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v F ( w .+ u ) ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
51	44, 50	eqtr4d 2488	. . . . . . . 8 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) .+ u ) = ( v F ( w .+ u ) ) )
52	13	subgcl 16827	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ v e. Y /\ w e. Y ) -> ( v .+ w ) e. Y )
53	52	3expb 1209	. . . . . . . . . 10 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v .+ w ) e. Y )
54	53	adantlr 721	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v .+ w ) e. Y )
55		oveq12 6299	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = ( v .+ w ) /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
56		ovex 6318	. . . . . . . . . 10 |- ( ( v .+ w ) .+ u ) e. _V
57	55, 17, 56	ovmpt2a 6427	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( v .+ w ) e. Y /\ u e. X ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
58	54, 42, 57	syl2anc 667	. . . . . . . 8 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
59		oveq12 6299	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = w /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( w .+ u ) )
60		ovex 6318	. . . . . . . . . . 11 |- ( w .+ u ) e. _V
61	59, 17, 60	ovmpt2a 6427	. . . . . . . . . 10 |- ( ( w e. Y /\ u e. X ) -> ( w F u ) = ( w .+ u ) )
62	40, 42, 61	syl2anc 667	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( w F u ) = ( w .+ u ) )
63	62	oveq2d 6306	. . . . . . . 8 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v F ( w F u ) ) = ( v F ( w .+ u ) ) )
64	51, 58, 63	3eqtr4d 2495	. . . . . . 7 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) )
65	64	ralrimivva 2809	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> A. v e. Y A. w e. Y ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) )
66	1, 13	ressplusg 15239	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> .+ = ( +g ` H ) )
67	66	oveqd 6307	. . . . . . . . . . 11 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( v .+ w ) = ( v ( +g ` H ) w ) )
68	67	oveq1d 6305	. . . . . . . . . 10 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) )
69	68	eqeq1d 2453	. . . . . . . . 9 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) <-> ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) )
70	20, 69	raleqbidv 3001	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( A. w e. Y ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) <-> A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) )
71	20, 70	raleqbidv 3001	. . . . . . 7 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( A. v e. Y A. w e. Y ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) <-> A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) )
72	71	biimpa 487	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ A. v e. Y A. w e. Y ( ( v .+ w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) -> A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) )
73	65, 72	syldan 473	. . . . 5 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) )
74	35, 73	jca 535	. . . 4 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( ( 0g ` H ) F u ) = u /\ A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) )
75	74	ralrimiva 2802	. . 3 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> A. u e. X ( ( ( 0g ` H ) F u ) = u /\ A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) )
76	23, 75	jca 535	. 2 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X /\ A. u e. X ( ( ( 0g ` H ) F u ) = u /\ A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) ) )
77		eqid 2451	. . 3 |- ( Base ` H ) = ( Base ` H )
78		eqid 2451	. . 3 |- ( +g ` H ) = ( +g ` H )
79		eqid 2451	. . 3 |- ( 0g ` H ) = ( 0g ` H )
80	77, 78, 79	isga 16945	. 2 |- ( F e. ( H GrpAct X ) <-> ( ( H e. Grp /\ X e. _V ) /\ ( F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X /\ A. u e. X ( ( ( 0g ` H ) F u ) = u /\ A. v e. ( Base ` H ) A. w e. ( Base ` H ) ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) = ( v F ( w F u ) ) ) ) ) )
81	6, 76, 80	sylanbrc 670	1 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F e. ( H GrpAct X ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 371   = wceq 1444   e. wcel 1887   A.wral 2737   _Vcvv 3045   C_ wss 3404   X. cxp 4832   -->wf 5578   ` cfv 5582  (class class class)co 6290   |-> cmpt2 6292   Basecbs 15121   ↾_s cress 15122   +g cplusg 15190   0gc0g 15338   Grpcgrp 16669  SubGrpcsubg 16811   GrpAct cga 16943

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1669  ax-4 1682  ax-5 1758  ax-6 1805  ax-7 1851  ax-8 1889  ax-9 1896  ax-10 1915  ax-11 1920  ax-12 1933  ax-13 2091  ax-ext 2431  ax-sep 4525  ax-nul 4534  ax-pow 4581  ax-pr 4639  ax-un 6583  ax-cnex 9595  ax-resscn 9596  ax-1cn 9597  ax-icn 9598  ax-addcl 9599  ax-addrcl 9600  ax-mulcl 9601  ax-mulrcl 9602  ax-mulcom 9603  ax-addass 9604  ax-mulass 9605  ax-distr 9606  ax-i2m1 9607  ax-1ne0 9608  ax-1rid 9609  ax-rnegex 9610  ax-rrecex 9611  ax-cnre 9612  ax-pre-lttri 9613  ax-pre-lttrn 9614  ax-pre-ltadd 9615  ax-pre-mulgt0 9616

This theorem depends on definitions:  df-bi 189  df-or 372  df-an 373  df-3or 986  df-3an 987  df-tru 1447  df-ex 1664  df-nf 1668  df-sb 1798  df-eu 2303  df-mo 2304  df-clab 2438  df-cleq 2444  df-clel 2447  df-nfc 2581  df-ne 2624  df-nel 2625  df-ral 2742  df-rex 2743  df-reu 2744  df-rmo 2745  df-rab 2746  df-v 3047  df-sbc 3268  df-csb 3364  df-dif 3407  df-un 3409  df-in 3411  df-ss 3418  df-pss 3420  df-nul 3732  df-if 3882  df-pw 3953  df-sn 3969  df-pr 3971  df-tp 3973  df-op 3975  df-uni 4199  df-iun 4280  df-br 4403  df-opab 4462  df-mpt 4463  df-tr 4498  df-eprel 4745  df-id 4749  df-po 4755  df-so 4756  df-fr 4793  df-we 4795  df-xp 4840  df-rel 4841  df-cnv 4842  df-co 4843  df-dm 4844  df-rn 4845  df-res 4846  df-ima 4847  df-pred 5380  df-ord 5426  df-on 5427  df-lim 5428  df-suc 5429  df-iota 5546  df-fun 5584  df-fn 5585  df-f 5586  df-f1 5587  df-fo 5588  df-f1o 5589  df-fv 5590  df-riota 6252  df-ov 6293  df-oprab 6294  df-mpt2 6295  df-om 6693  df-1st 6793  df-2nd 6794  df-wrecs 7028  df-recs 7090  df-rdg 7128  df-er 7363  df-map 7474  df-en 7570  df-dom 7571  df-sdom 7572  df-pnf 9677  df-mnf 9678  df-xr 9679  df-ltxr 9680  df-le 9681  df-sub 9862  df-neg 9863  df-nn 10610  df-2 10668  df-ndx 15124  df-slot 15125  df-base 15126  df-sets 15127  df-ress 15128  df-plusg 15203  df-0g 15340  df-mgm 16488  df-sgrp 16527  df-mnd 16537  df-grp 16673  df-subg 16814  df-ga 16944

This theorem is referenced by:  gaid2  16957