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Theorem qussub

Description: Value of the group subtraction operation in a quotient group. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses qusgrp.h ⊢ H = G / 𝑠 G ~ QG S
qusinv.v ⊢ V = Base G
qussub.p ⊢ - ˙ = - G
qussub.a ⊢ N = - H
Assertion qussub ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S N Y G ~ QG S = X - ˙ Y G ~ QG S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qusgrp.h ⊢ H = G / 𝑠 G ~ QG S
2 qusinv.v ⊢ V = Base G
3 qussub.p ⊢ - ˙ = - G
4 qussub.a ⊢ N = - H
5 eqid ⊢ Base H = Base H
6 1 2 5 quseccl ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V → X G ~ QG S ∈ Base H
7 6 3adant3 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S ∈ Base H
8 1 2 5 quseccl ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ Y ∈ V → Y G ~ QG S ∈ Base H
9 eqid ⊢ + H = + H
10 eqid ⊢ inv g ⁡ H = inv g ⁡ H
11 5 9 10 4 grpsubval ⊢ X G ~ QG S ∈ Base H ∧ Y G ~ QG S ∈ Base H → X G ~ QG S N Y G ~ QG S = X G ~ QG S + H inv g ⁡ H ⁡ Y G ~ QG S
12 7 8 11 3imp3i2an ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S N Y G ~ QG S = X G ~ QG S + H inv g ⁡ H ⁡ Y G ~ QG S
13 eqid ⊢ inv g ⁡ G = inv g ⁡ G
14 1 2 13 10 qusinv ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ Y ∈ V → inv g ⁡ H ⁡ Y G ~ QG S = inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
15 14 3adant2 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → inv g ⁡ H ⁡ Y G ~ QG S = inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
16 15 oveq2d ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S + H inv g ⁡ H ⁡ Y G ~ QG S = X G ~ QG S + H inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
17 nsgsubg ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → S ∈ SubGrp ⁡ G
18 subgrcl ⊢ S ∈ SubGrp ⁡ G → G ∈ Grp
19 17 18 syl ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → G ∈ Grp
20 2 13 grpinvcl ⊢ G ∈ Grp ∧ Y ∈ V → inv g ⁡ G ⁡ Y ∈ V
21 19 20 sylan ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ Y ∈ V → inv g ⁡ G ⁡ Y ∈ V
22 21 3adant2 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → inv g ⁡ G ⁡ Y ∈ V
23 eqid ⊢ + G = + G
24 1 2 23 9 qusadd ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ inv g ⁡ G ⁡ Y ∈ V → X G ~ QG S + H inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S = X + G inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
25 22 24 syld3an3 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S + H inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S = X + G inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
26 2 23 13 3 grpsubval ⊢ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X - ˙ Y = X + G inv g ⁡ G ⁡ Y
27 26 3adant1 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X - ˙ Y = X + G inv g ⁡ G ⁡ Y
28 27 eceq1d ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X - ˙ Y G ~ QG S = X + G inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S
29 25 28 eqtr4d ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S + H inv g ⁡ G ⁡ Y G ~ QG S = X - ˙ Y G ~ QG S
30 12 16 29 3eqtrd ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ X ∈ V ∧ Y ∈ V → X G ~ QG S N Y G ~ QG S = X - ˙ Y G ~ QG S