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Theorem conjghm

Description: Conjugation is an automorphism of the group. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses conjghm.x X = Base G
conjghm.p + ˙ = + G
conjghm.m - ˙ = - G
conjghm.f F = x X A + ˙ x - ˙ A
Assertion conjghm G Grp A X F G GrpHom G F : X 1-1 onto X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 conjghm.x X = Base G
2 conjghm.p + ˙ = + G
3 conjghm.m - ˙ = - G
4 conjghm.f F = x X A + ˙ x - ˙ A
5 simpl G Grp A X G Grp
6 5 adantr G Grp A X x X G Grp
7 1 2 grpcl G Grp A X x X A + ˙ x X
8 7 3expa G Grp A X x X A + ˙ x X
9 simplr G Grp A X x X A X
10 1 3 grpsubcl G Grp A + ˙ x X A X A + ˙ x - ˙ A X
11 6 8 9 10 syl3anc G Grp A X x X A + ˙ x - ˙ A X
12 11 4 fmptd G Grp A X F : X X
13 5 adantr G Grp A X y X z X G Grp
14 simplr G Grp A X y X z X A X
15 simprl G Grp A X y X z X y X
16 1 2 grpcl G Grp A X y X A + ˙ y X
17 13 14 15 16 syl3anc G Grp A X y X z X A + ˙ y X
18 1 3 grpsubcl G Grp A + ˙ y X A X A + ˙ y - ˙ A X
19 13 17 14 18 syl3anc G Grp A X y X z X A + ˙ y - ˙ A X
20 simprr G Grp A X y X z X z X
21 1 3 grpsubcl G Grp z X A X z - ˙ A X
22 13 20 14 21 syl3anc G Grp A X y X z X z - ˙ A X
23 1 2 grpass G Grp A + ˙ y - ˙ A X A X z - ˙ A X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
24 13 19 14 22 23 syl13anc G Grp A X y X z X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
25 1 2 3 grpnpcan G Grp A + ˙ y X A X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A = A + ˙ y
26 13 17 14 25 syl3anc G Grp A X y X z X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A = A + ˙ y
27 26 oveq1d G Grp A X y X z X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
28 1 2 3 grpaddsubass G Grp A + ˙ y X z X A X A + ˙ y + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
29 13 17 20 14 28 syl13anc G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
30 1 2 grpass G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z = A + ˙ y + ˙ z
31 13 14 15 20 30 syl13anc G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z = A + ˙ y + ˙ z
32 31 oveq1d G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
33 27 29 32 3eqtr2rd G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
34 1 2 3 grpaddsubass G Grp A X z X A X A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ z - ˙ A
35 13 14 20 14 34 syl13anc G Grp A X y X z X A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ z - ˙ A
36 35 oveq2d G Grp A X y X z X A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
37 24 33 36 3eqtr4d G Grp A X y X z X A + ˙ y + ˙ z - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
38 1 2 grpcl G Grp y X z X y + ˙ z X
39 13 15 20 38 syl3anc G Grp A X y X z X y + ˙ z X
40 oveq2 x = y + ˙ z A + ˙ x = A + ˙ y + ˙ z
41 40 oveq1d x = y + ˙ z A + ˙ x - ˙ A = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
42 ovex A + ˙ y + ˙ z - ˙ A V
43 41 4 42 fvmpt y + ˙ z X F y + ˙ z = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
44 39 43 syl G Grp A X y X z X F y + ˙ z = A + ˙ y + ˙ z - ˙ A
45 oveq2 x = y A + ˙ x = A + ˙ y
46 45 oveq1d x = y A + ˙ x - ˙ A = A + ˙ y - ˙ A
47 ovex A + ˙ y - ˙ A V
48 46 4 47 fvmpt y X F y = A + ˙ y - ˙ A
49 48 ad2antrl G Grp A X y X z X F y = A + ˙ y - ˙ A
50 oveq2 x = z A + ˙ x = A + ˙ z
51 50 oveq1d x = z A + ˙ x - ˙ A = A + ˙ z - ˙ A
52 ovex A + ˙ z - ˙ A V
53 51 4 52 fvmpt z X F z = A + ˙ z - ˙ A
54 53 ad2antll G Grp A X y X z X F z = A + ˙ z - ˙ A
55 49 54 oveq12d G Grp A X y X z X F y + ˙ F z = A + ˙ y - ˙ A + ˙ A + ˙ z - ˙ A
56 37 44 55 3eqtr4d G Grp A X y X z X F y + ˙ z = F y + ˙ F z
57 1 1 2 2 5 5 12 56 isghmd G Grp A X F G GrpHom G
58 5 adantr G Grp A X y X G Grp
59 eqid inv g G = inv g G
60 1 59 grpinvcl G Grp A X inv g G A X
61 60 adantr G Grp A X y X inv g G A X
62 simpr G Grp A X y X y X
63 simplr G Grp A X y X A X
64 1 2 grpcl G Grp y X A X y + ˙ A X
65 58 62 63 64 syl3anc G Grp A X y X y + ˙ A X
66 1 2 grpcl G Grp inv g G A X y + ˙ A X inv g G A + ˙ y + ˙ A X
67 58 61 65 66 syl3anc G Grp A X y X inv g G A + ˙ y + ˙ A X
68 5 adantr G Grp A X x X y X G Grp
69 65 adantrl G Grp A X x X y X y + ˙ A X
70 8 adantrr G Grp A X x X y X A + ˙ x X
71 60 adantr G Grp A X x X y X inv g G A X
72 1 2 grplcan G Grp y + ˙ A X A + ˙ x X inv g G A X inv g G A + ˙ y + ˙ A = inv g G A + ˙ A + ˙ x y + ˙ A = A + ˙ x
73 68 69 70 71 72 syl13anc G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ y + ˙ A = inv g G A + ˙ A + ˙ x y + ˙ A = A + ˙ x
74 eqid 0 G = 0 G
75 1 2 74 59 grplinv G Grp A X inv g G A + ˙ A = 0 G
76 75 adantr G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ A = 0 G
77 76 oveq1d G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ A + ˙ x = 0 G + ˙ x
78 simplr G Grp A X x X y X A X
79 simprl G Grp A X x X y X x X
80 1 2 grpass G Grp inv g G A X A X x X inv g G A + ˙ A + ˙ x = inv g G A + ˙ A + ˙ x
81 68 71 78 79 80 syl13anc G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ A + ˙ x = inv g G A + ˙ A + ˙ x
82 1 2 74 grplid G Grp x X 0 G + ˙ x = x
83 82 ad2ant2r G Grp A X x X y X 0 G + ˙ x = x
84 77 81 83 3eqtr3rd G Grp A X x X y X x = inv g G A + ˙ A + ˙ x
85 84 eqeq2d G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ y + ˙ A = x inv g G A + ˙ y + ˙ A = inv g G A + ˙ A + ˙ x
86 simprr G Grp A X x X y X y X
87 1 2 3 grpsubadd G Grp A + ˙ x X A X y X A + ˙ x - ˙ A = y y + ˙ A = A + ˙ x
88 68 70 78 86 87 syl13anc G Grp A X x X y X A + ˙ x - ˙ A = y y + ˙ A = A + ˙ x
89 73 85 88 3bitr4d G Grp A X x X y X inv g G A + ˙ y + ˙ A = x A + ˙ x - ˙ A = y
90 eqcom x = inv g G A + ˙ y + ˙ A inv g G A + ˙ y + ˙ A = x
91 eqcom y = A + ˙ x - ˙ A A + ˙ x - ˙ A = y
92 89 90 91 3bitr4g G Grp A X x X y X x = inv g G A + ˙ y + ˙ A y = A + ˙ x - ˙ A
93 4 11 67 92 f1o2d G Grp A X F : X 1-1 onto X
94 57 93 jca G Grp A X F G GrpHom G F : X 1-1 onto X