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Theorem imasgrp

Description: The image structure of a group is a group. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Feb-2015) (Revised by Mario Carneiro, 5-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses imasgrp.u φ U = F 𝑠 R
imasgrp.v φ V = Base R
imasgrp.p φ + ˙ = + R
imasgrp.f φ F : V onto B
imasgrp.e φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a + ˙ b = F p + ˙ q
imasgrp.r φ R Grp
imasgrp.z 0 ˙ = 0 R
Assertion imasgrp φ U Grp F 0 ˙ = 0 U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 imasgrp.u φ U = F 𝑠 R
2 imasgrp.v φ V = Base R
3 imasgrp.p φ + ˙ = + R
4 imasgrp.f φ F : V onto B
5 imasgrp.e φ a V b V p V q V F a = F p F b = F q F a + ˙ b = F p + ˙ q
6 imasgrp.r φ R Grp
7 imasgrp.z 0 ˙ = 0 R
8 6 3ad2ant1 φ x V y V R Grp
9 simp2 φ x V y V x V
10 2 3ad2ant1 φ x V y V V = Base R
11 9 10 eleqtrd φ x V y V x Base R
12 simp3 φ x V y V y V
13 12 10 eleqtrd φ x V y V y Base R
14 eqid Base R = Base R
15 eqid + R = + R
16 14 15 grpcl R Grp x Base R y Base R x + R y Base R
17 8 11 13 16 syl3anc φ x V y V x + R y Base R
18 3 3ad2ant1 φ x V y V + ˙ = + R
19 18 oveqd φ x V y V x + ˙ y = x + R y
20 17 19 10 3eltr4d φ x V y V x + ˙ y V
21 6 adantr φ x V y V z V R Grp
22 11 3adant3r3 φ x V y V z V x Base R
23 13 3adant3r3 φ x V y V z V y Base R
24 simpr3 φ x V y V z V z V
25 2 adantr φ x V y V z V V = Base R
26 24 25 eleqtrd φ x V y V z V z Base R
27 14 15 grpass R Grp x Base R y Base R z Base R x + R y + R z = x + R y + R z
28 21 22 23 26 27 syl13anc φ x V y V z V x + R y + R z = x + R y + R z
29 3 adantr φ x V y V z V + ˙ = + R
30 19 3adant3r3 φ x V y V z V x + ˙ y = x + R y
31 eqidd φ x V y V z V z = z
32 29 30 31 oveq123d φ x V y V z V x + ˙ y + ˙ z = x + R y + R z
33 eqidd φ x V y V z V x = x
34 29 oveqd φ x V y V z V y + ˙ z = y + R z
35 29 33 34 oveq123d φ x V y V z V x + ˙ y + ˙ z = x + R y + R z
36 28 32 35 3eqtr4d φ x V y V z V x + ˙ y + ˙ z = x + ˙ y + ˙ z
37 36 fveq2d φ x V y V z V F x + ˙ y + ˙ z = F x + ˙ y + ˙ z
38 14 7 grpidcl R Grp 0 ˙ Base R
39 6 38 syl φ 0 ˙ Base R
40 39 2 eleqtrrd φ 0 ˙ V
41 3 adantr φ x V + ˙ = + R
42 41 oveqd φ x V 0 ˙ + ˙ x = 0 ˙ + R x
43 2 eleq2d φ x V x Base R
44 43 biimpa φ x V x Base R
45 14 15 7 grplid R Grp x Base R 0 ˙ + R x = x
46 6 44 45 syl2an2r φ x V 0 ˙ + R x = x
47 42 46 eqtrd φ x V 0 ˙ + ˙ x = x
48 47 fveq2d φ x V F 0 ˙ + ˙ x = F x
49 eqid inv g R = inv g R
50 14 49 grpinvcl R Grp x Base R inv g R x Base R
51 6 44 50 syl2an2r φ x V inv g R x Base R
52 2 adantr φ x V V = Base R
53 51 52 eleqtrrd φ x V inv g R x V
54 41 oveqd φ x V inv g R x + ˙ x = inv g R x + R x
55 14 15 7 49 grplinv R Grp x Base R inv g R x + R x = 0 ˙
56 6 44 55 syl2an2r φ x V inv g R x + R x = 0 ˙
57 54 56 eqtrd φ x V inv g R x + ˙ x = 0 ˙
58 57 fveq2d φ x V F inv g R x + ˙ x = F 0 ˙
59 1 2 3 4 5 6 20 37 40 48 53 58 imasgrp2 φ U Grp F 0 ˙ = 0 U