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Theorem eqgen

Description: Each coset is equipotent to the subgroup itself (which is also the coset containing the identity). (Contributed by Mario Carneiro, 20-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses eqger.x ⊢ X = Base G
eqger.r ⊢ ∼ ˙ = G ~ QG Y
Assertion eqgen ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ A ∈ X / ∼ ˙ → Y ≈ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 eqger.x ⊢ X = Base G
2 eqger.r ⊢ ∼ ˙ = G ~ QG Y
3 eqid ⊢ X / ∼ ˙ = X / ∼ ˙
4 breq2 ⊢ x ∼ ˙ = A → Y ≈ x ∼ ˙ ↔ Y ≈ A
5 simpl ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → Y ∈ SubGrp ⁡ G
6 subgrcl ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G → G ∈ Grp
7 1 subgss ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G → Y ⊆ X
8 6 7 jca ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G → G ∈ Grp ∧ Y ⊆ X
9 eqid ⊢ + G = + G
10 1 2 9 eqglact ⊢ G ∈ Grp ∧ Y ⊆ X ∧ x ∈ X → x ∼ ˙ = z ∈ X ⟼ x + G z Y
11 10 3expa ⊢ G ∈ Grp ∧ Y ⊆ X ∧ x ∈ X → x ∼ ˙ = z ∈ X ⟼ x + G z Y
12 8 11 sylan ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → x ∼ ˙ = z ∈ X ⟼ x + G z Y
13 2 ovexi ⊢ ∼ ˙ ∈ V
14 ecexg ⊢ ∼ ˙ ∈ V → x ∼ ˙ ∈ V
15 13 14 ax-mp ⊢ x ∼ ˙ ∈ V
16 12 15 eqeltrrdi ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → z ∈ X ⟼ x + G z Y ∈ V
17 eqid ⊢ y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z = y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z
18 17 1 9 grplactf1o ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X → y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z ⁡ x : X ⟶ 1-1 onto X
19 17 1 grplactfval ⊢ x ∈ X → y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z ⁡ x = z ∈ X ⟼ x + G z
20 19 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X → y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z ⁡ x = z ∈ X ⟼ x + G z
21 20 f1oeq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X → y ∈ X ⟼ z ∈ X ⟼ y + G z ⁡ x : X ⟶ 1-1 onto X ↔ z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 onto X
22 18 21 mpbid ⊢ G ∈ Grp ∧ x ∈ X → z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 onto X
23 6 22 sylan ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 onto X
24 f1of1 ⊢ z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 onto X → z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 X
25 23 24 syl ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 X
26 7 adantr ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → Y ⊆ X
27 f1ores ⊢ z ∈ X ⟼ x + G z : X ⟶ 1-1 X ∧ Y ⊆ X → z ∈ X ⟼ x + G z ↾ Y : Y ⟶ 1-1 onto z ∈ X ⟼ x + G z Y
28 25 26 27 syl2anc ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → z ∈ X ⟼ x + G z ↾ Y : Y ⟶ 1-1 onto z ∈ X ⟼ x + G z Y
29 f1oen2g ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ z ∈ X ⟼ x + G z Y ∈ V ∧ z ∈ X ⟼ x + G z ↾ Y : Y ⟶ 1-1 onto z ∈ X ⟼ x + G z Y → Y ≈ z ∈ X ⟼ x + G z Y
30 5 16 28 29 syl3anc ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → Y ≈ z ∈ X ⟼ x + G z Y
31 30 12 breqtrrd ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ X → Y ≈ x ∼ ˙
32 3 4 31 ectocld ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G ∧ A ∈ X / ∼ ˙ → Y ≈ A