Theorem subgga 15032

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 14902	. . 3 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> H e. Grp )
3		subgga.1	. . . 4 |- X = ( Base ` G )
4		fvex 5701	. . . 4 |- ( Base ` G ) e. _V
5	3, 4	eqeltri 2474	. . 3 |- X e. _V
6	2, 5	jctir 525	. 2 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( H e. Grp /\ X e. _V ) )
7		subgrcl 14904	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> G e. Grp )
8	7	adantr 452	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> G e. Grp )
9	3	subgss 14900	. . . . . . . . 9 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> Y C_ X )
10	9	sselda 3308	. . . . . . . 8 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ x e. Y ) -> x e. X )
11	10	adantrr 698	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> x e. X )
12		simprr 734	. . . . . . 7 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> y e. X )
13		subgga.2	. . . . . . . 8 |- .+ = ( +g ` G )
14	3, 13	grpcl 14773	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ x e. X /\ y e. X ) -> ( x .+ y ) e. X )
15	8, 11, 12, 14	syl3anc 1184	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( x e. Y /\ y e. X ) ) -> ( x .+ y ) e. X )
16	15	ralrimivva 2758	. . . . 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 6377	. . . . 5 |- ( A. x e. Y A. y e. X ( x .+ y ) e. X <-> F : ( Y X. X ) --> X )
19	16, 18	sylib 189	. . . 4 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F : ( Y X. X ) --> X )
20	1	subgbas 14903	. . . . . 6 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> Y = ( Base ` H ) )
21	20	xpeq1d 4860	. . . . 5 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( Y X. X ) = ( ( Base ` H ) X. X ) )
22	21	feq2d 5540	. . . 4 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( F : ( Y X. X ) --> X <-> F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X ) )
23	19, 22	mpbid 202	. . 3 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F : ( ( Base ` H ) X. X ) --> X )
24		eqid 2404	. . . . . . . 8 |- ( 0g ` G ) = ( 0g ` G )
25	24	subg0cl 14907	. . . . . . 7 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( 0g ` G ) e. Y )
26		oveq12 6049	. . . . . . . 8 |- ( ( x = ( 0g ` G ) /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
27		ovex 6065	. . . . . . . 8 |- ( ( 0g ` G ) .+ u ) e. _V
28	26, 17, 27	ovmpt2a 6163	. . . . . . 7 |- ( ( ( 0g ` G ) e. Y /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
29	25, 28	sylan 458	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` G ) .+ u ) )
30	1, 24	subg0 14905	. . . . . . . 8 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( 0g ` G ) = ( 0g ` H ) )
31	30	oveq1d 6055	. . . . . . 7 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` H ) F u ) )
32	31	adantr 452	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) F u ) = ( ( 0g ` H ) F u ) )
33	3, 13, 24	grplid 14790	. . . . . . 7 |- ( ( G e. Grp /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) .+ u ) = u )
34	7, 33	sylan 458	. . . . . 6 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` G ) .+ u ) = u )
35	29, 32, 34	3eqtr3d 2444	. . . . 5 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) -> ( ( 0g ` H ) F u ) = u )
36	7	ad2antrr 707	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> G e. Grp )
37	9	ad2antrr 707	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> Y C_ X )
38		simprl 733	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> v e. Y )
39	37, 38	sseldd 3309	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> v e. X )
40		simprr 734	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> w e. Y )
41	37, 40	sseldd 3309	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> w e. X )
42		simplr 732	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> u e. X )
43	3, 13	grpass 14774	. . . . . . . . . 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 1186	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) .+ u ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
45	3, 13	grpcl 14773	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( G e. Grp /\ w e. X /\ u e. X ) -> ( w .+ u ) e. X )
46	36, 41, 42, 45	syl3anc 1184	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( w .+ u ) e. X )
47		oveq12 6049	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = v /\ y = ( w .+ u ) ) -> ( x .+ y ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
48		ovex 6065	. . . . . . . . . . 11 |- ( v .+ ( w .+ u ) ) e. _V
49	47, 17, 48	ovmpt2a 6163	. . . . . . . . . 10 |- ( ( v e. Y /\ ( w .+ u ) e. X ) -> ( v F ( w .+ u ) ) = ( v .+ ( w .+ u ) ) )
50	38, 46, 49	syl2anc 643	. . . . . . . . 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 2439	. . . . . . . 8 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) .+ u ) = ( v F ( w .+ u ) ) )
52	13	subgcl 14909	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ v e. Y /\ w e. Y ) -> ( v .+ w ) e. Y )
53	52	3expb 1154	. . . . . . . . . 10 |- ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v .+ w ) e. Y )
54	53	adantlr 696	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( v .+ w ) e. Y )
55		oveq12 6049	. . . . . . . . . 10 |- ( ( x = ( v .+ w ) /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
56		ovex 6065	. . . . . . . . . 10 |- ( ( v .+ w ) .+ u ) e. _V
57	55, 17, 56	ovmpt2a 6163	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( v .+ w ) e. Y /\ u e. X ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
58	54, 42, 57	syl2anc 643	. . . . . . . 8 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v .+ w ) .+ u ) )
59		oveq12 6049	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( x = w /\ y = u ) -> ( x .+ y ) = ( w .+ u ) )
60		ovex 6065	. . . . . . . . . . 11 |- ( w .+ u ) e. _V
61	59, 17, 60	ovmpt2a 6163	. . . . . . . . . 10 |- ( ( w e. Y /\ u e. X ) -> ( w F u ) = ( w .+ u ) )
62	40, 42, 61	syl2anc 643	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Y e. (SubGrp ` G ) /\ u e. X ) /\ ( v e. Y /\ w e. Y ) ) -> ( w F u ) = ( w .+ u ) )
63	62	oveq2d 6056	. . . . . . . 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 2446	. . . . . . 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 2758	. . . . . 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 13526	. . . . . . . . . . . 12 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> .+ = ( +g ` H ) )
67	66	oveqd 6057	. . . . . . . . . . 11 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( v .+ w ) = ( v ( +g ` H ) w ) )
68	67	oveq1d 6055	. . . . . . . . . 10 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> ( ( v .+ w ) F u ) = ( ( v ( +g ` H ) w ) F u ) )
69	68	eqeq1d 2412	. . . . . . . . 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 2876	. . . . . . . 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 2876	. . . . . . 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 471	. . . . . 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 457	. . . . 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 519	. . . 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 2749	. . 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 519	. 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 2404	. . 3 |- ( Base ` H ) = ( Base ` H )
78		eqid 2404	. . 3 |- ( +g ` H ) = ( +g ` H )
79		eqid 2404	. . 3 |- ( 0g ` H ) = ( 0g ` H )
80	77, 78, 79	isga 15023	. 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 646	1 |- ( Y e. (SubGrp ` G ) -> F e. ( H GrpAct X ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 359   = wceq 1649   e. wcel 1721   A.wral 2666   _Vcvv 2916   C_ wss 3280   X. cxp 4835   -->wf 5409   ` cfv 5413  (class class class)co 6040   e. cmpt2 6042   Basecbs 13424   ↾_s cress 13425   +g cplusg 13484   0gc0g 13678   Grpcgrp 14640  SubGrpcsubg 14893   GrpAct cga 15021

This theorem is referenced by:  gaid2  15035

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1552  ax-5 1563  ax-17 1623  ax-9 1662  ax-8 1683  ax-13 1723  ax-14 1725  ax-6 1740  ax-7 1745  ax-11 1757  ax-12 1946  ax-ext 2385  ax-sep 4290  ax-nul 4298  ax-pow 4337  ax-pr 4363  ax-un 4660  ax-cnex 9002  ax-resscn 9003  ax-1cn 9004  ax-icn 9005  ax-addcl 9006  ax-addrcl 9007  ax-mulcl 9008  ax-mulrcl 9009  ax-mulcom 9010  ax-addass 9011  ax-mulass 9012  ax-distr 9013  ax-i2m1 9014  ax-1ne0 9015  ax-1rid 9016  ax-rnegex 9017  ax-rrecex 9018  ax-cnre 9019  ax-pre-lttri 9020  ax-pre-lttrn 9021  ax-pre-ltadd 9022  ax-pre-mulgt0 9023

This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3or 937  df-3an 938  df-tru 1325  df-ex 1548  df-nf 1551  df-sb 1656  df-eu 2258  df-mo 2259  df-clab 2391  df-cleq 2397  df-clel 2400  df-nfc 2529  df-ne 2569  df-nel 2570  df-ral 2671  df-rex 2672  df-reu 2673  df-rmo 2674  df-rab 2675  df-v 2918  df-sbc 3122  df-csb 3212  df-dif 3283  df-un 3285  df-in 3287  df-ss 3294  df-pss 3296  df-nul 3589  df-if 3700  df-pw 3761  df-sn 3780  df-pr 3781  df-tp 3782  df-op 3783  df-uni 3976  df-iun 4055  df-br 4173  df-opab 4227  df-mpt 4228  df-tr 4263  df-eprel 4454  df-id 4458  df-po 4463  df-so 4464  df-fr 4501  df-we 4503  df-ord 4544  df-on 4545  df-lim 4546  df-suc 4547  df-om 4805  df-xp 4843  df-rel 4844  df-cnv 4845  df-co 4846  df-dm 4847  df-rn 4848  df-res 4849  df-ima 4850  df-iota 5377  df-fun 5415  df-fn 5416  df-f 5417  df-f1 5418  df-fo 5419  df-f1o 5420  df-fv 5421  df-ov 6043  df-oprab 6044  df-mpt2 6045  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-riota 6508  df-recs 6592  df-rdg 6627  df-er 6864  df-map 6979  df-en 7069  df-dom 7070  df-sdom 7071  df-pnf 9078  df-mnf 9079  df-xr 9080  df-ltxr 9081  df-le 9082  df-sub 9249  df-neg 9250  df-nn 9957  df-2 10014  df-ndx 13427  df-slot 13428  df-base 13429  df-sets 13430  df-ress 13431  df-plusg 13497  df-0g 13682  df-mnd 14645  df-grp 14767  df-subg 14896  df-ga 15022