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Theorem tgpconncomp

Description: The identity component, the connected component containing the identity element, is a closed ( conncompcld ) normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses tgpconncomp.x X = Base G
tgpconncomp.z 0 ˙ = 0 G
tgpconncomp.j J = TopOpen G
tgpconncomp.s S = x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn
Assertion tgpconncomp G TopGrp S NrmSGrp G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 tgpconncomp.x X = Base G
2 tgpconncomp.z 0 ˙ = 0 G
3 tgpconncomp.j J = TopOpen G
4 tgpconncomp.s S = x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn
5 ssrab2 x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn 𝒫 X
6 sspwuni x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn 𝒫 X x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn X
7 5 6 mpbi x 𝒫 X | 0 ˙ x J 𝑡 x Conn X
8 4 7 eqsstri S X
9 8 a1i G TopGrp S X
10 3 1 tgptopon G TopGrp J TopOn X
11 tgpgrp G TopGrp G Grp
12 1 2 grpidcl G Grp 0 ˙ X
13 11 12 syl G TopGrp 0 ˙ X
14 4 conncompid J TopOn X 0 ˙ X 0 ˙ S
15 10 13 14 syl2anc G TopGrp 0 ˙ S
16 15 ne0d G TopGrp S
17 df-ima z X y - G z S = ran z X y - G z S
18 resmpt S X z X y - G z S = z S y - G z
19 8 18 ax-mp z X y - G z S = z S y - G z
20 19 rneqi ran z X y - G z S = ran z S y - G z
21 17 20 eqtri z X y - G z S = ran z S y - G z
22 imassrn z X y - G z S ran z X y - G z
23 11 adantr G TopGrp y S G Grp
24 23 adantr G TopGrp y S z X G Grp
25 9 sselda G TopGrp y S y X
26 25 adantr G TopGrp y S z X y X
27 simpr G TopGrp y S z X z X
28 eqid - G = - G
29 1 28 grpsubcl G Grp y X z X y - G z X
30 24 26 27 29 syl3anc G TopGrp y S z X y - G z X
31 30 fmpttd G TopGrp y S z X y - G z : X X
32 31 frnd G TopGrp y S ran z X y - G z X
33 22 32 sstrid G TopGrp y S z X y - G z S X
34 1 2 28 grpsubid G Grp y X y - G y = 0 ˙
35 23 25 34 syl2anc G TopGrp y S y - G y = 0 ˙
36 simpr G TopGrp y S y S
37 ovex y - G y V
38 eqid z S y - G z = z S y - G z
39 oveq2 z = y y - G z = y - G y
40 38 39 elrnmpt1s y S y - G y V y - G y ran z S y - G z
41 36 37 40 sylancl G TopGrp y S y - G y ran z S y - G z
42 35 41 eqeltrrd G TopGrp y S 0 ˙ ran z S y - G z
43 42 21 eleqtrrdi G TopGrp y S 0 ˙ z X y - G z S
44 eqid J = J
45 eqid + G = + G
46 eqid inv g G = inv g G
47 1 45 46 28 grpsubval y X z X y - G z = y + G inv g G z
48 25 47 sylan G TopGrp y S z X y - G z = y + G inv g G z
49 48 mpteq2dva G TopGrp y S z X y - G z = z X y + G inv g G z
50 1 46 grpinvcl G Grp z X inv g G z X
51 23 50 sylan G TopGrp y S z X inv g G z X
52 1 46 grpinvf G Grp inv g G : X X
53 11 52 syl G TopGrp inv g G : X X
54 53 adantr G TopGrp y S inv g G : X X
55 54 feqmptd G TopGrp y S inv g G = z X inv g G z
56 eqidd G TopGrp y S w X y + G w = w X y + G w
57 oveq2 w = inv g G z y + G w = y + G inv g G z
58 51 55 56 57 fmptco G TopGrp y S w X y + G w inv g G = z X y + G inv g G z
59 49 58 eqtr4d G TopGrp y S z X y - G z = w X y + G w inv g G
60 3 46 grpinvhmeo G TopGrp inv g G J Homeo J
61 60 adantr G TopGrp y S inv g G J Homeo J
62 eqid w X y + G w = w X y + G w
63 62 1 45 3 tgplacthmeo G TopGrp y X w X y + G w J Homeo J
64 25 63 syldan G TopGrp y S w X y + G w J Homeo J
65 hmeoco inv g G J Homeo J w X y + G w J Homeo J w X y + G w inv g G J Homeo J
66 61 64 65 syl2anc G TopGrp y S w X y + G w inv g G J Homeo J
67 59 66 eqeltrd G TopGrp y S z X y - G z J Homeo J
68 hmeocn z X y - G z J Homeo J z X y - G z J Cn J
69 67 68 syl G TopGrp y S z X y - G z J Cn J
70 toponuni J TopOn X X = J
71 10 70 syl G TopGrp X = J
72 71 adantr G TopGrp y S X = J
73 8 72 sseqtrid G TopGrp y S S J
74 4 conncompconn J TopOn X 0 ˙ X J 𝑡 S Conn
75 10 13 74 syl2anc G TopGrp J 𝑡 S Conn
76 75 adantr G TopGrp y S J 𝑡 S Conn
77 44 69 73 76 connima G TopGrp y S J 𝑡 z X y - G z S Conn
78 4 conncompss z X y - G z S X 0 ˙ z X y - G z S J 𝑡 z X y - G z S Conn z X y - G z S S
79 33 43 77 78 syl3anc G TopGrp y S z X y - G z S S
80 21 79 eqsstrrid G TopGrp y S ran z S y - G z S
81 ovex y - G z V
82 81 38 fnmpti z S y - G z Fn S
83 df-f z S y - G z : S S z S y - G z Fn S ran z S y - G z S
84 82 83 mpbiran z S y - G z : S S ran z S y - G z S
85 80 84 sylibr G TopGrp y S z S y - G z : S S
86 38 fmpt z S y - G z S z S y - G z : S S
87 85 86 sylibr G TopGrp y S z S y - G z S
88 87 ralrimiva G TopGrp y S z S y - G z S
89 1 28 issubg4 G Grp S SubGrp G S X S y S z S y - G z S
90 11 89 syl G TopGrp S SubGrp G S X S y S z S y - G z S
91 9 16 88 90 mpbir3and G TopGrp S SubGrp G
92 11 adantr G TopGrp y X z X y + G z S G Grp
93 eqid opp 𝑔 G = opp 𝑔 G
94 93 46 oppginv G Grp inv g G = inv g opp 𝑔 G
95 92 94 syl G TopGrp y X z X y + G z S inv g G = inv g opp 𝑔 G
96 95 fveq1d G TopGrp y X z X y + G z S inv g G inv g G y = inv g opp 𝑔 G inv g G y
97 simprll G TopGrp y X z X y + G z S y X
98 1 46 grpinvinv G Grp y X inv g G inv g G y = y
99 92 97 98 syl2anc G TopGrp y X z X y + G z S inv g G inv g G y = y
100 96 99 eqtr3d G TopGrp y X z X y + G z S inv g opp 𝑔 G inv g G y = y
101 100 oveq1d G TopGrp y X z X y + G z S inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z = y + opp 𝑔 G z
102 eqid + opp 𝑔 G = + opp 𝑔 G
103 45 93 102 oppgplus y + opp 𝑔 G z = z + G y
104 101 103 eqtrdi G TopGrp y X z X y + G z S inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z = z + G y
105 1 46 grpinvcl G Grp y X inv g G y X
106 92 97 105 syl2anc G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y X
107 simprlr G TopGrp y X z X y + G z S z X
108 99 oveq1d G TopGrp y X z X y + G z S inv g G inv g G y + G z = y + G z
109 simprr G TopGrp y X z X y + G z S y + G z S
110 108 109 eqeltrd G TopGrp y X z X y + G z S inv g G inv g G y + G z S
111 eqid G ~ QG S = G ~ QG S
112 1 46 45 111 eqgval G Grp S X inv g G y G ~ QG S z inv g G y X z X inv g G inv g G y + G z S
113 92 8 112 sylancl G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y G ~ QG S z inv g G y X z X inv g G inv g G y + G z S
114 106 107 110 113 mpbir3and G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y G ~ QG S z
115 1 2 3 4 111 tgpconncompeqg G TopGrp inv g G y X inv g G y G ~ QG S = x 𝒫 X | inv g G y x J 𝑡 x Conn
116 106 115 syldan G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y G ~ QG S = x 𝒫 X | inv g G y x J 𝑡 x Conn
117 93 oppgtgp G TopGrp opp 𝑔 G TopGrp
118 117 adantr G TopGrp y X z X y + G z S opp 𝑔 G TopGrp
119 93 1 oppgbas X = Base opp 𝑔 G
120 93 2 oppgid 0 ˙ = 0 opp 𝑔 G
121 93 3 oppgtopn J = TopOpen opp 𝑔 G
122 eqid opp 𝑔 G ~ QG S = opp 𝑔 G ~ QG S
123 119 120 121 4 122 tgpconncompeqg opp 𝑔 G TopGrp inv g G y X inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S = x 𝒫 X | inv g G y x J 𝑡 x Conn
124 118 106 123 syl2anc G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S = x 𝒫 X | inv g G y x J 𝑡 x Conn
125 116 124 eqtr4d G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y G ~ QG S = inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S
126 125 eleq2d G TopGrp y X z X y + G z S z inv g G y G ~ QG S z inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S
127 vex z V
128 fvex inv g G y V
129 127 128 elec z inv g G y G ~ QG S inv g G y G ~ QG S z
130 127 128 elec z inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S z
131 126 129 130 3bitr3g G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y G ~ QG S z inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S z
132 114 131 mpbid G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S z
133 eqid inv g opp 𝑔 G = inv g opp 𝑔 G
134 119 133 102 122 eqgval opp 𝑔 G TopGrp S X inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S z inv g G y X z X inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z S
135 118 8 134 sylancl G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y opp 𝑔 G ~ QG S z inv g G y X z X inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z S
136 132 135 mpbid G TopGrp y X z X y + G z S inv g G y X z X inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z S
137 136 simp3d G TopGrp y X z X y + G z S inv g opp 𝑔 G inv g G y + opp 𝑔 G z S
138 104 137 eqeltrrd G TopGrp y X z X y + G z S z + G y S
139 138 expr G TopGrp y X z X y + G z S z + G y S
140 139 ralrimivva G TopGrp y X z X y + G z S z + G y S
141 1 45 isnsg2 S NrmSGrp G S SubGrp G y X z X y + G z S z + G y S
142 91 140 141 sylanbrc G TopGrp S NrmSGrp G