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Theorem qustgpopn

Description: A quotient map in a topological group is an open map. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Sep-2015)

Ref Expression
Hypotheses qustgp.h H = G / 𝑠 G ~ QG Y
qustgpopn.x X = Base G
qustgpopn.j J = TopOpen G
qustgpopn.k K = TopOpen H
qustgpopn.f F = x X x G ~ QG Y
Assertion qustgpopn G TopGrp Y NrmSGrp G S J F S K

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qustgp.h H = G / 𝑠 G ~ QG Y
2 qustgpopn.x X = Base G
3 qustgpopn.j J = TopOpen G
4 qustgpopn.k K = TopOpen H
5 qustgpopn.f F = x X x G ~ QG Y
6 imassrn F S ran F
7 1 a1i G TopGrp Y NrmSGrp G S J H = G / 𝑠 G ~ QG Y
8 2 a1i G TopGrp Y NrmSGrp G S J X = Base G
9 ovex G ~ QG Y V
10 9 a1i G TopGrp Y NrmSGrp G S J G ~ QG Y V
11 simp1 G TopGrp Y NrmSGrp G S J G TopGrp
12 7 8 5 10 11 quslem G TopGrp Y NrmSGrp G S J F : X onto X / G ~ QG Y
13 forn F : X onto X / G ~ QG Y ran F = X / G ~ QG Y
14 12 13 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J ran F = X / G ~ QG Y
15 6 14 sseqtrid G TopGrp Y NrmSGrp G S J F S X / G ~ QG Y
16 eceq1 x = y x G ~ QG Y = y G ~ QG Y
17 16 cbvmptv x X x G ~ QG Y = y X y G ~ QG Y
18 5 17 eqtri F = y X y G ~ QG Y
19 18 mptpreima F -1 F S = y X | y G ~ QG Y F S
20 19 rabeq2i y F -1 F S y X y G ~ QG Y F S
21 5 funmpt2 Fun F
22 fvelima Fun F y G ~ QG Y F S z S F z = y G ~ QG Y
23 21 22 mpan y G ~ QG Y F S z S F z = y G ~ QG Y
24 3 2 tgptopon G TopGrp J TopOn X
25 11 24 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J J TopOn X
26 simp3 G TopGrp Y NrmSGrp G S J S J
27 toponss J TopOn X S J S X
28 25 26 27 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J S X
29 28 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X S X
30 29 sselda G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S z X
31 eceq1 x = z x G ~ QG Y = z G ~ QG Y
32 ecexg G ~ QG Y V z G ~ QG Y V
33 9 32 ax-mp z G ~ QG Y V
34 31 5 33 fvmpt z X F z = z G ~ QG Y
35 30 34 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = z G ~ QG Y
36 35 eqeq1d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = y G ~ QG Y z G ~ QG Y = y G ~ QG Y
37 eqcom z G ~ QG Y = y G ~ QG Y y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
38 36 37 bitrdi G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = y G ~ QG Y y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
39 nsgsubg Y NrmSGrp G Y SubGrp G
40 39 3ad2ant2 G TopGrp Y NrmSGrp G S J Y SubGrp G
41 40 ad2antrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S Y SubGrp G
42 eqid G ~ QG Y = G ~ QG Y
43 2 42 eqger Y SubGrp G G ~ QG Y Er X
44 41 43 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S G ~ QG Y Er X
45 simplr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S y X
46 44 45 erth G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S y G ~ QG Y z y G ~ QG Y = z G ~ QG Y
47 11 ad2antrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S G TopGrp
48 2 subgss Y SubGrp G Y X
49 41 48 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S Y X
50 eqid inv g G = inv g G
51 eqid + G = + G
52 2 50 51 42 eqgval G TopGrp Y X y G ~ QG Y z y X z X inv g G y + G z Y
53 47 49 52 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S y G ~ QG Y z y X z X inv g G y + G z Y
54 38 46 53 3bitr2d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = y G ~ QG Y y X z X inv g G y + G z Y
55 eqid opp 𝑔 G = opp 𝑔 G
56 eqid + opp 𝑔 G = + opp 𝑔 G
57 51 55 56 oppgplus inv g G y + G z + opp 𝑔 G a = a + G inv g G y + G z
58 57 mpteq2i a X inv g G y + G z + opp 𝑔 G a = a X a + G inv g G y + G z
59 47 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y G TopGrp
60 55 oppgtgp G TopGrp opp 𝑔 G TopGrp
61 59 60 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y opp 𝑔 G TopGrp
62 49 sselda G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y inv g G y + G z X
63 eqid a X inv g G y + G z + opp 𝑔 G a = a X inv g G y + G z + opp 𝑔 G a
64 55 2 oppgbas X = Base opp 𝑔 G
65 55 3 oppgtopn J = TopOpen opp 𝑔 G
66 63 64 56 65 tgplacthmeo opp 𝑔 G TopGrp inv g G y + G z X a X inv g G y + G z + opp 𝑔 G a J Homeo J
67 61 62 66 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G y + G z + opp 𝑔 G a J Homeo J
68 58 67 eqeltrrid G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z J Homeo J
69 hmeocn a X a + G inv g G y + G z J Homeo J a X a + G inv g G y + G z J Cn J
70 68 69 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z J Cn J
71 26 ad3antrrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y S J
72 cnima a X a + G inv g G y + G z J Cn J S J a X a + G inv g G y + G z -1 S J
73 70 71 72 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z -1 S J
74 45 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y X
75 tgpgrp G TopGrp G Grp
76 59 75 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y G Grp
77 eqid 0 G = 0 G
78 2 51 77 50 grprinv G Grp y X y + G inv g G y = 0 G
79 76 74 78 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y + G inv g G y = 0 G
80 79 oveq1d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y + G inv g G y + G z = 0 G + G z
81 2 50 grpinvcl G Grp y X inv g G y X
82 76 74 81 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y inv g G y X
83 30 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y z X
84 2 51 grpass G Grp y X inv g G y X z X y + G inv g G y + G z = y + G inv g G y + G z
85 76 74 82 83 84 syl13anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y + G inv g G y + G z = y + G inv g G y + G z
86 2 51 77 grplid G Grp z X 0 G + G z = z
87 76 83 86 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y 0 G + G z = z
88 80 85 87 3eqtr3d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y + G inv g G y + G z = z
89 simplr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y z S
90 88 89 eqeltrd G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y + G inv g G y + G z S
91 oveq1 a = y a + G inv g G y + G z = y + G inv g G y + G z
92 91 eleq1d a = y a + G inv g G y + G z S y + G inv g G y + G z S
93 eqid a X a + G inv g G y + G z = a X a + G inv g G y + G z
94 93 mptpreima a X a + G inv g G y + G z -1 S = a X | a + G inv g G y + G z S
95 92 94 elrab2 y a X a + G inv g G y + G z -1 S y X y + G inv g G y + G z S
96 74 90 95 sylanbrc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y y a X a + G inv g G y + G z -1 S
97 ecexg G ~ QG Y V x G ~ QG Y V
98 9 97 ax-mp x G ~ QG Y V
99 98 5 fnmpti F Fn X
100 29 ad3antrrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X S X
101 fnfvima F Fn X S X a + G inv g G y + G z S F a + G inv g G y + G z F S
102 101 3expia F Fn X S X a + G inv g G y + G z S F a + G inv g G y + G z F S
103 99 100 102 sylancr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z S F a + G inv g G y + G z F S
104 76 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X G Grp
105 simpr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a X
106 62 adantr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G y + G z X
107 2 51 grpcl G Grp a X inv g G y + G z X a + G inv g G y + G z X
108 104 105 106 107 syl3anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z X
109 eceq1 x = a + G inv g G y + G z x G ~ QG Y = a + G inv g G y + G z G ~ QG Y
110 109 5 98 fvmpt3i a + G inv g G y + G z X F a + G inv g G y + G z = a + G inv g G y + G z G ~ QG Y
111 108 110 syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X F a + G inv g G y + G z = a + G inv g G y + G z G ~ QG Y
112 44 ad2antrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X G ~ QG Y Er X
113 2 51 77 50 grplinv G Grp a X inv g G a + G a = 0 G
114 104 105 113 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a + G a = 0 G
115 114 oveq1d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a + G a + G inv g G y + G z = 0 G + G inv g G y + G z
116 2 50 grpinvcl G Grp a X inv g G a X
117 104 105 116 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a X
118 2 51 grpass G Grp inv g G a X a X inv g G y + G z X inv g G a + G a + G inv g G y + G z = inv g G a + G a + G inv g G y + G z
119 104 117 105 106 118 syl13anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a + G a + G inv g G y + G z = inv g G a + G a + G inv g G y + G z
120 2 51 77 grplid G Grp inv g G y + G z X 0 G + G inv g G y + G z = inv g G y + G z
121 104 106 120 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X 0 G + G inv g G y + G z = inv g G y + G z
122 115 119 121 3eqtr3d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a + G a + G inv g G y + G z = inv g G y + G z
123 simplr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G y + G z Y
124 122 123 eqeltrd G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X inv g G a + G a + G inv g G y + G z Y
125 49 ad2antrr G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X Y X
126 2 50 51 42 eqgval G Grp Y X a G ~ QG Y a + G inv g G y + G z a X a + G inv g G y + G z X inv g G a + G a + G inv g G y + G z Y
127 104 125 126 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a G ~ QG Y a + G inv g G y + G z a X a + G inv g G y + G z X inv g G a + G a + G inv g G y + G z Y
128 105 108 124 127 mpbir3and G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a G ~ QG Y a + G inv g G y + G z
129 112 128 erthi G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a G ~ QG Y = a + G inv g G y + G z G ~ QG Y
130 111 129 eqtr4d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X F a + G inv g G y + G z = a G ~ QG Y
131 130 eleq1d G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X F a + G inv g G y + G z F S a G ~ QG Y F S
132 103 131 sylibd G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z S a G ~ QG Y F S
133 132 ss2rabdv G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X | a + G inv g G y + G z S a X | a G ~ QG Y F S
134 eceq1 x = a x G ~ QG Y = a G ~ QG Y
135 134 cbvmptv x X x G ~ QG Y = a X a G ~ QG Y
136 5 135 eqtri F = a X a G ~ QG Y
137 136 mptpreima F -1 F S = a X | a G ~ QG Y F S
138 133 94 137 3sstr4g G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y a X a + G inv g G y + G z -1 S F -1 F S
139 eleq2 u = a X a + G inv g G y + G z -1 S y u y a X a + G inv g G y + G z -1 S
140 sseq1 u = a X a + G inv g G y + G z -1 S u F -1 F S a X a + G inv g G y + G z -1 S F -1 F S
141 139 140 anbi12d u = a X a + G inv g G y + G z -1 S y u u F -1 F S y a X a + G inv g G y + G z -1 S a X a + G inv g G y + G z -1 S F -1 F S
142 141 rspcev a X a + G inv g G y + G z -1 S J y a X a + G inv g G y + G z -1 S a X a + G inv g G y + G z -1 S F -1 F S u J y u u F -1 F S
143 73 96 138 142 syl12anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S inv g G y + G z Y u J y u u F -1 F S
144 143 3ad2antr3 G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S y X z X inv g G y + G z Y u J y u u F -1 F S
145 144 ex G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S y X z X inv g G y + G z Y u J y u u F -1 F S
146 54 145 sylbid G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = y G ~ QG Y u J y u u F -1 F S
147 146 rexlimdva G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X z S F z = y G ~ QG Y u J y u u F -1 F S
148 23 147 syl5 G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X y G ~ QG Y F S u J y u u F -1 F S
149 148 expimpd G TopGrp Y NrmSGrp G S J y X y G ~ QG Y F S u J y u u F -1 F S
150 20 149 syl5bi G TopGrp Y NrmSGrp G S J y F -1 F S u J y u u F -1 F S
151 150 ralrimiv G TopGrp Y NrmSGrp G S J y F -1 F S u J y u u F -1 F S
152 topontop J TopOn X J Top
153 eltop2 J Top F -1 F S J y F -1 F S u J y u u F -1 F S
154 25 152 153 3syl G TopGrp Y NrmSGrp G S J F -1 F S J y F -1 F S u J y u u F -1 F S
155 151 154 mpbird G TopGrp Y NrmSGrp G S J F -1 F S J
156 elqtop3 J TopOn X F : X onto X / G ~ QG Y F S J qTop F F S X / G ~ QG Y F -1 F S J
157 25 12 156 syl2anc G TopGrp Y NrmSGrp G S J F S J qTop F F S X / G ~ QG Y F -1 F S J
158 15 155 157 mpbir2and G TopGrp Y NrmSGrp G S J F S J qTop F
159 7 8 5 10 11 qusval G TopGrp Y NrmSGrp G S J H = F 𝑠 G
160 159 8 12 11 3 4 imastopn G TopGrp Y NrmSGrp G S J K = J qTop F
161 158 160 eleqtrrd G TopGrp Y NrmSGrp G S J F S K