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Theorem nsgbi

Description: Defining property of a normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses isnsg.1 ⊢ X = Base G
isnsg.2 ⊢ + ˙ = + G
Assertion nsgbi ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ B ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isnsg.1 ⊢ X = Base G
2 isnsg.2 ⊢ + ˙ = + G
3 1 2 isnsg ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ↔ S ∈ SubGrp ⁡ G ∧ ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ x ∈ S
4 3 simprbi ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ x ∈ S
5 oveq1 ⊢ x = A → x + ˙ y = A + ˙ y
6 5 eleq1d ⊢ x = A → x + ˙ y ∈ S ↔ A + ˙ y ∈ S
7 oveq2 ⊢ x = A → y + ˙ x = y + ˙ A
8 7 eleq1d ⊢ x = A → y + ˙ x ∈ S ↔ y + ˙ A ∈ S
9 6 8 bibi12d ⊢ x = A → x + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ x ∈ S ↔ A + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ A ∈ S
10 oveq2 ⊢ y = B → A + ˙ y = A + ˙ B
11 10 eleq1d ⊢ y = B → A + ˙ y ∈ S ↔ A + ˙ B ∈ S
12 oveq1 ⊢ y = B → y + ˙ A = B + ˙ A
13 12 eleq1d ⊢ y = B → y + ˙ A ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S
14 11 13 bibi12d ⊢ y = B → A + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ A ∈ S ↔ A + ˙ B ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S
15 9 14 rspc2v ⊢ A ∈ X ∧ B ∈ X → ∀ x ∈ X ∀ y ∈ X x + ˙ y ∈ S ↔ y + ˙ x ∈ S → A + ˙ B ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S
16 4 15 syl5com ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ B ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S
17 16 3impib ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ A ∈ X ∧ B ∈ X → A + ˙ B ∈ S ↔ B + ˙ A ∈ S