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Theorem clsnsg

Description: The closure of a normal subgroup is a normal subgroup. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis subgntr.h J = TopOpen G
Assertion clsnsg G TopGrp S NrmSGrp G cls J S NrmSGrp G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 subgntr.h J = TopOpen G
2 nsgsubg S NrmSGrp G S SubGrp G
3 1 clssubg G TopGrp S SubGrp G cls J S SubGrp G
4 2 3 sylan2 G TopGrp S NrmSGrp G cls J S SubGrp G
5 df-ima y Base G x + G y - G x cls J S = ran y Base G x + G y - G x cls J S
6 eqid Base G = Base G
7 1 6 tgptopon G TopGrp J TopOn Base G
8 7 ad2antrr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G J TopOn Base G
9 topontop J TopOn Base G J Top
10 8 9 syl G TopGrp S NrmSGrp G x Base G J Top
11 2 ad2antlr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G S SubGrp G
12 6 subgss S SubGrp G S Base G
13 11 12 syl G TopGrp S NrmSGrp G x Base G S Base G
14 toponuni J TopOn Base G Base G = J
15 8 14 syl G TopGrp S NrmSGrp G x Base G Base G = J
16 13 15 sseqtrd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G S J
17 eqid J = J
18 17 clsss3 J Top S J cls J S J
19 10 16 18 syl2anc G TopGrp S NrmSGrp G x Base G cls J S J
20 19 15 sseqtrrd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G cls J S Base G
21 20 resmptd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x cls J S = y cls J S x + G y - G x
22 21 rneqd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G ran y Base G x + G y - G x cls J S = ran y cls J S x + G y - G x
23 5 22 syl5eq G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x cls J S = ran y cls J S x + G y - G x
24 eqid + G = + G
25 tgptmd G TopGrp G TopMnd
26 25 ad2antrr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G G TopMnd
27 simpr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G x Base G
28 8 8 27 cnmptc G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x J Cn J
29 8 cnmptid G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G y J Cn J
30 1 24 26 8 28 29 cnmpt1plusg G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y J Cn J
31 eqid - G = - G
32 1 31 tgpsubcn G TopGrp - G J × t J Cn J
33 32 ad2antrr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G - G J × t J Cn J
34 8 30 28 33 cnmpt12f G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x J Cn J
35 17 cnclsi y Base G x + G y - G x J Cn J S J y Base G x + G y - G x cls J S cls J y Base G x + G y - G x S
36 34 16 35 syl2anc G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x cls J S cls J y Base G x + G y - G x S
37 df-ima y Base G x + G y - G x S = ran y Base G x + G y - G x S
38 13 resmptd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x S = y S x + G y - G x
39 38 rneqd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G ran y Base G x + G y - G x S = ran y S x + G y - G x
40 37 39 syl5eq G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x S = ran y S x + G y - G x
41 6 24 31 nsgconj S NrmSGrp G x Base G y S x + G y - G x S
42 41 ad4ant234 G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y S x + G y - G x S
43 42 fmpttd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y S x + G y - G x : S S
44 43 frnd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G ran y S x + G y - G x S
45 40 44 eqsstrd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x S S
46 17 clsss J Top S J y Base G x + G y - G x S S cls J y Base G x + G y - G x S cls J S
47 10 16 45 46 syl3anc G TopGrp S NrmSGrp G x Base G cls J y Base G x + G y - G x S cls J S
48 36 47 sstrd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y Base G x + G y - G x cls J S cls J S
49 23 48 eqsstrrd G TopGrp S NrmSGrp G x Base G ran y cls J S x + G y - G x cls J S
50 ovex x + G y - G x V
51 eqid y cls J S x + G y - G x = y cls J S x + G y - G x
52 50 51 fnmpti y cls J S x + G y - G x Fn cls J S
53 df-f y cls J S x + G y - G x : cls J S cls J S y cls J S x + G y - G x Fn cls J S ran y cls J S x + G y - G x cls J S
54 52 53 mpbiran y cls J S x + G y - G x : cls J S cls J S ran y cls J S x + G y - G x cls J S
55 49 54 sylibr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y cls J S x + G y - G x : cls J S cls J S
56 51 fmpt y cls J S x + G y - G x cls J S y cls J S x + G y - G x : cls J S cls J S
57 55 56 sylibr G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y cls J S x + G y - G x cls J S
58 57 ralrimiva G TopGrp S NrmSGrp G x Base G y cls J S x + G y - G x cls J S
59 6 24 31 isnsg3 cls J S NrmSGrp G cls J S SubGrp G x Base G y cls J S x + G y - G x cls J S
60 4 58 59 sylanbrc G TopGrp S NrmSGrp G cls J S NrmSGrp G