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Theorem qustgpopn

Description: A quotient map in a topological group is an open map. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses qustgp.h ⊢ H = G / 𝑠 G ~ QG Y
qustgpopn.x ⊢ X = Base G
qustgpopn.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
qustgpopn.k ⊢ K = TopOpen ⁡ H
qustgpopn.f ⊢ F = x ∈ X ⟼ x G ~ QG Y
Assertion qustgpopn ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F S ∈ K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qustgp.h ⊢ H = G / 𝑠 G ~ QG Y
2 qustgpopn.x ⊢ X = Base G
3 qustgpopn.j ⊢ J = TopOpen ⁡ G
4 qustgpopn.k ⊢ K = TopOpen ⁡ H
5 qustgpopn.f ⊢ F = x ∈ X ⟼ x G ~ QG Y
6 imassrn ⊢ F S ⊆ ran ⁡ F
7 1 a1i ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → H = G / 𝑠 G ~ QG Y
8 2 a1i ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → X = Base G
9 ovex ⊢ G ~ QG Y ∈ V
10 9 a1i ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → G ~ QG Y ∈ V
11 simp1 ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → G ∈ TopGrp
12 7 8 5 10 11 quslem ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F : X ⟶ onto X / G ~ QG Y
13 forn ⊢ F : X ⟶ onto X / G ~ QG Y → ran ⁡ F = X / G ~ QG Y
14 12 13 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → ran ⁡ F = X / G ~ QG Y
15 6 14 sseqtrid ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F S ⊆ X / G ~ QG Y
16 eceq1 ⊢ x = y → x G ~ QG Y = y G ~ QG Y
17 16 cbvmptv ⊢ x ∈ X ⟼ x G ~ QG Y = y ∈ X ⟼ y G ~ QG Y
18 5 17 eqtri ⊢ F = y ∈ X ⟼ y G ~ QG Y
19 18 mptpreima ⊢ F -1 F S = y ∈ X | y G ~ QG Y ∈ F S
20 19 reqabi ⊢ y ∈ F -1 F S ↔ y ∈ X ∧ y G ~ QG Y ∈ F S
21 5 funmpt2 ⊢ Fun ⁡ F
22 fvelima ⊢ Fun ⁡ F ∧ y G ~ QG Y ∈ F S → ∃ z ∈ S F ⁡ z = y G ~ QG Y
23 21 22 mpan ⊢ y G ~ QG Y ∈ F S → ∃ z ∈ S F ⁡ z = y G ~ QG Y
24 3 2 tgptopon ⊢ G ∈ TopGrp → J ∈ TopOn ⁡ X
25 11 24 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → J ∈ TopOn ⁡ X
26 simp3 ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → S ∈ J
27 toponss ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ S ∈ J → S ⊆ X
28 25 26 27 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → S ⊆ X
29 28 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X → S ⊆ X
30 29 sselda ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → z ∈ X
31 eceq1 ⊢ x = z → x G ~ QG Y = z G ~ QG Y
32 ecexg ⊢ G ~ QG Y ∈ V → z G ~ QG Y ∈ V
33 9 32 ax-mp ⊢ z G ~ QG Y ∈ V
34 31 5 33 fvmpt ⊢ z ∈ X → F ⁡ z = z G ~ QG Y
35 30 34 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → F ⁡ z = z G ~ QG Y
36 35 eqeq1d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → F ⁡ z = y G ~ QG Y ↔ z G ~ QG Y = y G ~ QG Y
37 eqcom ⊢ z G ~ QG Y = y G ~ QG Y ↔ y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
38 36 37 bitrdi ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → F ⁡ z = y G ~ QG Y ↔ y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
39 nsgsubg ⊢ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G → Y ∈ SubGrp ⁡ G
40 39 3ad2ant2 ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → Y ∈ SubGrp ⁡ G
41 40 ad2antrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → Y ∈ SubGrp ⁡ G
42 eqid ⊢ G ~ QG Y = G ~ QG Y
43 2 42 eqger ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G → G ~ QG Y Er X
44 41 43 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → G ~ QG Y Er X
45 simplr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → y ∈ X
46 44 45 erth ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → y G ~ QG Y z ↔ y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
47 11 ad2antrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → G ∈ TopGrp
48 2 subgss ⊢ Y ∈ SubGrp ⁡ G → Y ⊆ X
49 41 48 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → Y ⊆ X
50 eqid ⊢ inv g ⁡ G = inv g ⁡ G
51 eqid ⊢ + G = + G
52 2 50 51 42 eqgval ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ⊆ X → y G ~ QG Y z ↔ y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
53 47 49 52 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → y G ~ QG Y z ↔ y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
54 38 46 53 3bitr2d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → F ⁡ z = y G ~ QG Y ↔ y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
55 eqid ⊢ opp 𝑔 ⁡ G = opp 𝑔 ⁡ G
56 eqid ⊢ + opp 𝑔 ⁡ G = + opp 𝑔 ⁡ G
57 51 55 56 oppgplus ⊢ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
58 57 mpteq2i ⊢ a ∈ X ⟼ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a = a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
59 47 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → G ∈ TopGrp
60 55 oppgtgp ⊢ G ∈ TopGrp → opp 𝑔 ⁡ G ∈ TopGrp
61 59 60 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → opp 𝑔 ⁡ G ∈ TopGrp
62 49 sselda ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X
63 eqid ⊢ a ∈ X ⟼ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a = a ∈ X ⟼ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a
64 55 2 oppgbas ⊢ X = Base opp 𝑔 ⁡ G
65 55 3 oppgtopn ⊢ J = TopOpen ⁡ opp 𝑔 ⁡ G
66 63 64 56 65 tgplacthmeo ⊢ opp 𝑔 ⁡ G ∈ TopGrp ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X → a ∈ X ⟼ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a ∈ J Homeo J
67 61 62 66 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X ⟼ inv g ⁡ G ⁡ y + G z + opp 𝑔 ⁡ G a ∈ J Homeo J
68 58 67 eqeltrrid ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ J Homeo J
69 hmeocn ⊢ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ J Homeo J → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ J Cn J
70 68 69 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ J Cn J
71 26 ad3antrrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → S ∈ J
72 cnima ⊢ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ J Cn J ∧ S ∈ J → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ∈ J
73 70 71 72 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ∈ J
74 45 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y ∈ X
75 tgpgrp ⊢ G ∈ TopGrp → G ∈ Grp
76 59 75 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → G ∈ Grp
77 eqid ⊢ 0 G = 0 G
78 2 51 77 50 grprinv ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ X → y + G inv g ⁡ G ⁡ y = 0 G
79 76 74 78 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y + G inv g ⁡ G ⁡ y = 0 G
80 79 oveq1d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = 0 G + G z
81 2 50 grpinvcl ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ X
82 76 74 81 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ X
83 30 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → z ∈ X
84 2 51 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y ∈ X ∧ z ∈ X → y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
85 76 74 82 83 84 syl13anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
86 2 51 77 grplid ⊢ G ∈ Grp ∧ z ∈ X → 0 G + G z = z
87 76 83 86 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → 0 G + G z = z
88 80 85 87 3eqtr3d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = z
89 simplr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → z ∈ S
90 88 89 eqeltrd ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S
91 oveq1 ⊢ a = y → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
92 91 eleq1d ⊢ a = y → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S ↔ y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S
93 eqid ⊢ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
94 93 mptpreima ⊢ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S = a ∈ X | a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S
95 92 94 elrab2 ⊢ y ∈ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ↔ y ∈ X ∧ y + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S
96 74 90 95 sylanbrc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → y ∈ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S
97 ecexg ⊢ G ~ QG Y ∈ V → x G ~ QG Y ∈ V
98 9 97 ax-mp ⊢ x G ~ QG Y ∈ V
99 98 5 fnmpti ⊢ F Fn X
100 29 ad3antrrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → S ⊆ X
101 fnfvima ⊢ F Fn X ∧ S ⊆ X ∧ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ F S
102 101 3expia ⊢ F Fn X ∧ S ⊆ X → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ F S
103 99 100 102 sylancr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ F S
104 76 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → G ∈ Grp
105 simpr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a ∈ X
106 62 adantr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X
107 2 51 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ a ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X
108 104 105 106 107 syl3anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X
109 eceq1 ⊢ x = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z → x G ~ QG Y = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z G ~ QG Y
110 109 5 98 fvmpt3i ⊢ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z G ~ QG Y
111 108 110 syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z G ~ QG Y
112 44 ad2antrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → G ~ QG Y Er X
113 2 51 77 50 grplinv ⊢ G ∈ Grp ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a = 0 G
114 104 105 113 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a = 0 G
115 114 oveq1d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = 0 G + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
116 2 50 grpinvcl ⊢ G ∈ Grp ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a ∈ X
117 104 105 116 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a ∈ X
118 2 51 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ inv g ⁡ G ⁡ a ∈ X ∧ a ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
119 104 117 105 106 118 syl13anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
120 2 51 77 grplid ⊢ G ∈ Grp ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X → 0 G + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = inv g ⁡ G ⁡ y + G z
121 104 106 120 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → 0 G + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = inv g ⁡ G ⁡ y + G z
122 115 119 121 3eqtr3d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = inv g ⁡ G ⁡ y + G z
123 simplr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
124 122 123 eqeltrd ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
125 49 ad2antrr ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → Y ⊆ X
126 2 50 51 42 eqgval ⊢ G ∈ Grp ∧ Y ⊆ X → a G ~ QG Y a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ↔ a ∈ X ∧ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
127 104 125 126 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a G ~ QG Y a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ↔ a ∈ X ∧ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ a + G a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y
128 105 108 124 127 mpbir3and ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a G ~ QG Y a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z
129 112 128 erthi ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a G ~ QG Y = a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z G ~ QG Y
130 111 129 eqtr4d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z = a G ~ QG Y
131 130 eleq1d ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → F ⁡ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ F S ↔ a G ~ QG Y ∈ F S
132 103 131 sylibd ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y ∧ a ∈ X → a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S → a G ~ QG Y ∈ F S
133 132 ss2rabdv ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X | a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ S ⊆ a ∈ X | a G ~ QG Y ∈ F S
134 eceq1 ⊢ x = a → x G ~ QG Y = a G ~ QG Y
135 134 cbvmptv ⊢ x ∈ X ⟼ x G ~ QG Y = a ∈ X ⟼ a G ~ QG Y
136 5 135 eqtri ⊢ F = a ∈ X ⟼ a G ~ QG Y
137 136 mptpreima ⊢ F -1 F S = a ∈ X | a G ~ QG Y ∈ F S
138 133 94 137 3sstr4g ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ⊆ F -1 F S
139 eleq2 ⊢ u = a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S → y ∈ u ↔ y ∈ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S
140 sseq1 ⊢ u = a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S → u ⊆ F -1 F S ↔ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ⊆ F -1 F S
141 139 140 anbi12d ⊢ u = a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S → y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S ↔ y ∈ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ∧ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ⊆ F -1 F S
142 141 rspcev ⊢ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ∈ J ∧ y ∈ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ∧ a ∈ X ⟼ a + G inv g ⁡ G ⁡ y + G z -1 S ⊆ F -1 F S → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
143 73 96 138 142 syl12anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
144 143 3ad2antr3 ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S ∧ y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
145 144 ex ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → y ∈ X ∧ z ∈ X ∧ inv g ⁡ G ⁡ y + G z ∈ Y → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
146 54 145 sylbid ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X ∧ z ∈ S → F ⁡ z = y G ~ QG Y → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
147 146 rexlimdva ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X → ∃ z ∈ S F ⁡ z = y G ~ QG Y → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
148 23 147 syl5 ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J ∧ y ∈ X → y G ~ QG Y ∈ F S → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
149 148 expimpd ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → y ∈ X ∧ y G ~ QG Y ∈ F S → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
150 20 149 biimtrid ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → y ∈ F -1 F S → ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
151 150 ralrimiv ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → ∀ y ∈ F -1 F S ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
152 topontop ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X → J ∈ Top
153 eltop2 ⊢ J ∈ Top → F -1 F S ∈ J ↔ ∀ y ∈ F -1 F S ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
154 25 152 153 3syl ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F -1 F S ∈ J ↔ ∀ y ∈ F -1 F S ∃ u ∈ J y ∈ u ∧ u ⊆ F -1 F S
155 151 154 mpbird ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F -1 F S ∈ J
156 elqtop3 ⊢ J ∈ TopOn ⁡ X ∧ F : X ⟶ onto X / G ~ QG Y → F S ∈ J qTop F ↔ F S ⊆ X / G ~ QG Y ∧ F -1 F S ∈ J
157 25 12 156 syl2anc ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F S ∈ J qTop F ↔ F S ⊆ X / G ~ QG Y ∧ F -1 F S ∈ J
158 15 155 157 mpbir2and ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F S ∈ J qTop F
159 7 8 5 10 11 qusval ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → H = F “ 𝑠 G
160 159 8 12 11 3 4 imastopn ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → K = J qTop F
161 158 160 eleqtrrd ⊢ G ∈ TopGrp ∧ Y ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ S ∈ J → F S ∈ K