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Theorem issubg4

Description: A subgroup is a nonempty subset of the group closed under subtraction. (Contributed by Mario Carneiro, 17-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses issubg4.b B = Base G
issubg4.p - ˙ = - G
Assertion issubg4 G Grp S SubGrp G S B S x S y S x - ˙ y S

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 issubg4.b B = Base G
2 issubg4.p - ˙ = - G
3 1 subgss S SubGrp G S B
4 eqid 0 G = 0 G
5 4 subg0cl S SubGrp G 0 G S
6 5 ne0d S SubGrp G S
7 2 subgsubcl S SubGrp G x S y S x - ˙ y S
8 7 3expb S SubGrp G x S y S x - ˙ y S
9 8 ralrimivva S SubGrp G x S y S x - ˙ y S
10 3 6 9 3jca S SubGrp G S B S x S y S x - ˙ y S
11 simplrl G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S B
12 simplrr G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S
13 oveq1 x = 0 G x - ˙ y = 0 G - ˙ y
14 13 eleq1d x = 0 G x - ˙ y S 0 G - ˙ y S
15 14 ralbidv x = 0 G y S x - ˙ y S y S 0 G - ˙ y S
16 simpr G Grp S B S x S y S x - ˙ y S x S y S x - ˙ y S
17 simprr G Grp S B S S
18 r19.2z S x S y S x - ˙ y S x S y S x - ˙ y S
19 17 18 sylan G Grp S B S x S y S x - ˙ y S x S y S x - ˙ y S
20 oveq2 y = x x - ˙ y = x - ˙ x
21 20 eleq1d y = x x - ˙ y S x - ˙ x S
22 21 rspcv x S y S x - ˙ y S x - ˙ x S
23 22 adantl G Grp S B S x S y S x - ˙ y S x - ˙ x S
24 simprl G Grp S B S S B
25 24 sselda G Grp S B S x S x B
26 1 4 2 grpsubid G Grp x B x - ˙ x = 0 G
27 26 adantlr G Grp S B S x B x - ˙ x = 0 G
28 25 27 syldan G Grp S B S x S x - ˙ x = 0 G
29 28 eleq1d G Grp S B S x S x - ˙ x S 0 G S
30 23 29 sylibd G Grp S B S x S y S x - ˙ y S 0 G S
31 30 rexlimdva G Grp S B S x S y S x - ˙ y S 0 G S
32 31 imp G Grp S B S x S y S x - ˙ y S 0 G S
33 19 32 syldan G Grp S B S x S y S x - ˙ y S 0 G S
34 15 16 33 rspcdva G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S 0 G - ˙ y S
35 1 4 grpidcl G Grp 0 G B
36 35 ad2antrr G Grp S B S y S 0 G B
37 24 sselda G Grp S B S y S y B
38 eqid + G = + G
39 eqid inv g G = inv g G
40 1 38 39 2 grpsubval 0 G B y B 0 G - ˙ y = 0 G + G inv g G y
41 36 37 40 syl2anc G Grp S B S y S 0 G - ˙ y = 0 G + G inv g G y
42 simpll G Grp S B S y S G Grp
43 1 39 grpinvcl G Grp y B inv g G y B
44 42 37 43 syl2anc G Grp S B S y S inv g G y B
45 1 38 4 grplid G Grp inv g G y B 0 G + G inv g G y = inv g G y
46 42 44 45 syl2anc G Grp S B S y S 0 G + G inv g G y = inv g G y
47 41 46 eqtrd G Grp S B S y S 0 G - ˙ y = inv g G y
48 47 eleq1d G Grp S B S y S 0 G - ˙ y S inv g G y S
49 48 ralbidva G Grp S B S y S 0 G - ˙ y S y S inv g G y S
50 49 adantr G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S 0 G - ˙ y S y S inv g G y S
51 34 50 mpbid G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S inv g G y S
52 fveq2 y = z inv g G y = inv g G z
53 52 eleq1d y = z inv g G y S inv g G z S
54 53 rspccva y S inv g G y S z S inv g G z S
55 54 ad2ant2l G Grp S B S y S inv g G y S x S z S inv g G z S
56 oveq2 y = inv g G z x - ˙ y = x - ˙ inv g G z
57 56 eleq1d y = inv g G z x - ˙ y S x - ˙ inv g G z S
58 57 rspcv inv g G z S y S x - ˙ y S x - ˙ inv g G z S
59 55 58 syl G Grp S B S y S inv g G y S x S z S y S x - ˙ y S x - ˙ inv g G z S
60 simplll G Grp S B S y S inv g G y S x S z S G Grp
61 simplrl G Grp S B S y S inv g G y S S B
62 61 adantr G Grp S B S y S inv g G y S x S z S S B
63 simprl G Grp S B S y S inv g G y S x S z S x S
64 62 63 sseldd G Grp S B S y S inv g G y S x S z S x B
65 simprr G Grp S B S y S inv g G y S x S z S z S
66 62 65 sseldd G Grp S B S y S inv g G y S x S z S z B
67 1 38 2 39 60 64 66 grpsubinv G Grp S B S y S inv g G y S x S z S x - ˙ inv g G z = x + G z
68 67 eleq1d G Grp S B S y S inv g G y S x S z S x - ˙ inv g G z S x + G z S
69 59 68 sylibd G Grp S B S y S inv g G y S x S z S y S x - ˙ y S x + G z S
70 69 anassrs G Grp S B S y S inv g G y S x S z S y S x - ˙ y S x + G z S
71 70 ralrimdva G Grp S B S y S inv g G y S x S y S x - ˙ y S z S x + G z S
72 71 ralimdva G Grp S B S y S inv g G y S x S y S x - ˙ y S x S z S x + G z S
73 72 impancom G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S inv g G y S x S z S x + G z S
74 51 73 mpd G Grp S B S x S y S x - ˙ y S x S z S x + G z S
75 oveq1 x = y x + G z = y + G z
76 75 eleq1d x = y x + G z S y + G z S
77 76 ralbidv x = y z S x + G z S z S y + G z S
78 77 cbvralvw x S z S x + G z S y S z S y + G z S
79 74 78 sylib G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S z S y + G z S
80 r19.26 y S z S y + G z S inv g G y S y S z S y + G z S y S inv g G y S
81 79 51 80 sylanbrc G Grp S B S x S y S x - ˙ y S y S z S y + G z S inv g G y S
82 11 12 81 3jca G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S B S y S z S y + G z S inv g G y S
83 82 exp42 G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S B S y S z S y + G z S inv g G y S
84 83 3impd G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S B S y S z S y + G z S inv g G y S
85 1 38 39 issubg2 G Grp S SubGrp G S B S y S z S y + G z S inv g G y S
86 84 85 sylibrd G Grp S B S x S y S x - ˙ y S S SubGrp G
87 10 86 impbid2 G Grp S SubGrp G S B S x S y S x - ˙ y S