Metamath Proof Explorer


Theorem conjnsg

Description: A normal subgroup is unchanged under conjugation. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jan-2015)

Ref Expression
Hypotheses conjghm.x ⊢ X = Base G
conjghm.p ⊢ + ˙ = + G
conjghm.m ⊢ - ˙ = - G
conjsubg.f ⊢ F = x ∈ S ⟼ A + ˙ x - ˙ A
Assertion conjnsg ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ A ∈ X → S = ran ⁡ F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 conjghm.x ⊢ X = Base G
2 conjghm.p ⊢ + ˙ = + G
3 conjghm.m ⊢ - ˙ = - G
4 conjsubg.f ⊢ F = x ∈ S ⟼ A + ˙ x - ˙ A
5 nsgsubg ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → S ∈ SubGrp ⁡ G
6 eqid ⊢ y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S = y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S
7 6 1 2 isnsg4 ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ↔ S ∈ SubGrp ⁡ G ∧ y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S = X
8 7 simprbi ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S = X
9 8 eleq2d ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G → A ∈ y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S ↔ A ∈ X
10 9 biimpar ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ A ∈ X → A ∈ y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S
11 1 2 3 4 6 conjnmz ⊢ S ∈ SubGrp ⁡ G ∧ A ∈ y ∈ X | ∀ z ∈ X y + ˙ z ∈ S ↔ z + ˙ y ∈ S → S = ran ⁡ F
12 5 10 11 syl2an2r ⊢ S ∈ NrmSGrp ⁡ G ∧ A ∈ X → S = ran ⁡ F