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Theorem eqg0subg

Description: The coset equivalence relation for the trivial (zero) subgroup of a group is the identity relation restricted to the base set of the group. (Contributed by AV, 25-Feb-2025)

Ref Expression
Hypotheses eqg0subg.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
eqg0subg.s ⊢ S = 0 ˙
eqg0subg.b ⊢ B = Base G
eqg0subg.r ⊢ R = G ~ QG S
Assertion eqg0subg ⊢ G ∈ Grp → R = I ↾ B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqg0subg.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
2 eqg0subg.s ⊢ S = 0 ˙
3 eqg0subg.b ⊢ B = Base G
4 eqg0subg.r ⊢ R = G ~ QG S
5 1 0subg ⊢ G ∈ Grp → 0 ˙ ∈ SubGrp ⁡ G
6 3 subgss ⊢ 0 ˙ ∈ SubGrp ⁡ G → 0 ˙ ⊆ B
7 5 6 syl ⊢ G ∈ Grp → 0 ˙ ⊆ B
8 2 7 eqsstrid ⊢ G ∈ Grp → S ⊆ B
9 eqid ⊢ inv g ⁡ G = inv g ⁡ G
10 eqid ⊢ + G = + G
11 3 9 10 4 eqgfval ⊢ G ∈ Grp ∧ S ⊆ B → R = x y | x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
12 8 11 mpdan ⊢ G ∈ Grp → R = x y | x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
13 opabresid ⊢ I ↾ B = x y | x ∈ B ∧ y = x
14 simpl ⊢ x ∈ B ∧ y = x → x ∈ B
15 eleq1w ⊢ x = y → x ∈ B ↔ y ∈ B
16 15 equcoms ⊢ y = x → x ∈ B ↔ y ∈ B
17 16 biimpac ⊢ x ∈ B ∧ y = x → y ∈ B
18 simpr ⊢ x ∈ B ∧ y = x → y = x
19 14 17 18 jca31 ⊢ x ∈ B ∧ y = x → x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y = x
20 simpl ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ∈ B
21 20 anim1i ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y = x → x ∈ B ∧ y = x
22 21 a1i ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y = x → x ∈ B ∧ y = x
23 19 22 impbid2 ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y = x ↔ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y = x
24 simpl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → G ∈ Grp
25 simpr ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B → y ∈ B
26 25 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → y ∈ B
27 20 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → x ∈ B
28 3 9 24 26 27 grpinv11 ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ y = inv g ⁡ G ⁡ x ↔ y = x
29 3 9 grpinvcl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ x ∈ B
30 29 adantrr ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ x ∈ B
31 3 10 1 9 grpinvid2 ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ y = inv g ⁡ G ⁡ x ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙
32 24 26 30 31 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ y = inv g ⁡ G ⁡ x ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙
33 28 32 bitr3d ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ B ∧ y ∈ B → y = x ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙
34 33 pm5.32da ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ y = x ↔ x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙
35 vex ⊢ x ∈ V
36 vex ⊢ y ∈ V
37 35 36 prss ⊢ x ∈ B ∧ y ∈ B ↔ x y ⊆ B
38 37 a1i ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y ∈ B ↔ x y ⊆ B
39 2 eleq2i ⊢ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ 0 ˙
40 ovex ⊢ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ V
41 40 elsn ⊢ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ 0 ˙ ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙
42 39 41 bitr2i ⊢ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙ ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
43 42 a1i ⊢ G ∈ Grp → inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙ ↔ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
44 38 43 anbi12d ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y ∈ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y = 0 ˙ ↔ x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
45 23 34 44 3bitrd ⊢ G ∈ Grp → x ∈ B ∧ y = x ↔ x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
46 45 opabbidv ⊢ G ∈ Grp → x y | x ∈ B ∧ y = x = x y | x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S
47 13 46 eqtr2id ⊢ G ∈ Grp → x y | x y ⊆ B ∧ inv g ⁡ G ⁡ x + G y ∈ S = I ↾ B
48 12 47 eqtrd ⊢ G ∈ Grp → R = I ↾ B