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Theorem symgsssg

Description: The symmetric group has subgroups restricting the set of non-fixed points. (Contributed by Stefan O'Rear, 24-Aug-2015)

Ref Expression
Hypotheses symgsssg.g ⊢ G = SymGrp ⁡ D
symgsssg.b ⊢ B = Base G
Assertion symgsssg ⊢ D ∈ V → x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ∈ SubGrp ⁡ G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 symgsssg.g ⊢ G = SymGrp ⁡ D
2 symgsssg.b ⊢ B = Base G
3 eqidd ⊢ D ∈ V → G ↾ 𝑠 x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X = G ↾ 𝑠 x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
4 eqidd ⊢ D ∈ V → 0 G = 0 G
5 eqidd ⊢ D ∈ V → + G = + G
6 ssrab2 ⊢ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ⊆ B
7 6 2 sseqtri ⊢ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ⊆ Base G
8 7 a1i ⊢ D ∈ V → x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ⊆ Base G
9 difeq1 ⊢ x = 0 G → x ∖ I = 0 G ∖ I
10 9 dmeqd ⊢ x = 0 G → dom ⁡ x ∖ I = dom ⁡ 0 G ∖ I
11 10 sseq1d ⊢ x = 0 G → dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ dom ⁡ 0 G ∖ I ⊆ X
12 1 symggrp ⊢ D ∈ V → G ∈ Grp
13 eqid ⊢ 0 G = 0 G
14 2 13 grpidcl ⊢ G ∈ Grp → 0 G ∈ B
15 12 14 syl ⊢ D ∈ V → 0 G ∈ B
16 1 symgid ⊢ D ∈ V → I ↾ D = 0 G
17 16 difeq1d ⊢ D ∈ V → I ↾ D ∖ I = 0 G ∖ I
18 17 dmeqd ⊢ D ∈ V → dom ⁡ I ↾ D ∖ I = dom ⁡ 0 G ∖ I
19 resss ⊢ I ↾ D ⊆ I
20 ssdif0 ⊢ I ↾ D ⊆ I ↔ I ↾ D ∖ I = ∅
21 19 20 mpbi ⊢ I ↾ D ∖ I = ∅
22 21 dmeqi ⊢ dom ⁡ I ↾ D ∖ I = dom ⁡ ∅
23 dm0 ⊢ dom ⁡ ∅ = ∅
24 22 23 eqtri ⊢ dom ⁡ I ↾ D ∖ I = ∅
25 0ss ⊢ ∅ ⊆ X
26 24 25 eqsstri ⊢ dom ⁡ I ↾ D ∖ I ⊆ X
27 18 26 eqsstrrdi ⊢ D ∈ V → dom ⁡ 0 G ∖ I ⊆ X
28 11 15 27 elrabd ⊢ D ∈ V → 0 G ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
29 biid ⊢ D ∈ V ↔ D ∈ V
30 difeq1 ⊢ x = y → x ∖ I = y ∖ I
31 30 dmeqd ⊢ x = y → dom ⁡ x ∖ I = dom ⁡ y ∖ I
32 31 sseq1d ⊢ x = y → dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X
33 32 elrab ⊢ y ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X
34 difeq1 ⊢ x = z → x ∖ I = z ∖ I
35 34 dmeqd ⊢ x = z → dom ⁡ x ∖ I = dom ⁡ z ∖ I
36 35 sseq1d ⊢ x = z → dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X
37 36 elrab ⊢ z ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X
38 difeq1 ⊢ x = y + G z → x ∖ I = y + G z ∖ I
39 38 dmeqd ⊢ x = y + G z → dom ⁡ x ∖ I = dom ⁡ y + G z ∖ I
40 39 sseq1d ⊢ x = y + G z → dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ dom ⁡ y + G z ∖ I ⊆ X
41 12 3ad2ant1 ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → G ∈ Grp
42 simp2l ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → y ∈ B
43 simp3l ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → z ∈ B
44 eqid ⊢ + G = + G
45 2 44 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + G z ∈ B
46 41 42 43 45 syl3anc ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → y + G z ∈ B
47 1 2 44 symgov ⊢ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + G z = y ∘ z
48 42 43 47 syl2anc ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → y + G z = y ∘ z
49 48 difeq1d ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → y + G z ∖ I = y ∘ z ∖ I
50 49 dmeqd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y + G z ∖ I = dom ⁡ y ∘ z ∖ I
51 mvdco ⊢ dom ⁡ y ∘ z ∖ I ⊆ dom ⁡ y ∖ I ∪ dom ⁡ z ∖ I
52 simp2r ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y ∖ I ⊆ X
53 simp3r ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ z ∖ I ⊆ X
54 52 53 unssd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y ∖ I ∪ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X
55 51 54 sstrid ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y ∘ z ∖ I ⊆ X
56 50 55 eqsstrd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y + G z ∖ I ⊆ X
57 40 46 56 elrabd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ B ∧ dom ⁡ z ∖ I ⊆ X → y + G z ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
58 29 33 37 57 syl3anb ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ∧ z ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X → y + G z ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
59 difeq1 ⊢ x = inv g ⁡ G ⁡ y → x ∖ I = inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I
60 59 dmeqd ⊢ x = inv g ⁡ G ⁡ y → dom ⁡ x ∖ I = dom ⁡ inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I
61 60 sseq1d ⊢ x = inv g ⁡ G ⁡ y → dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ↔ dom ⁡ inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I ⊆ X
62 simprl ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → y ∈ B
63 eqid ⊢ inv g ⁡ G = inv g ⁡ G
64 2 63 grpinvcl ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ B
65 12 62 64 syl2an2r ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ B
66 1 2 63 symginv ⊢ y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ y = y -1
67 66 ad2antrl ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → inv g ⁡ G ⁡ y = y -1
68 67 difeq1d ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I = y -1 ∖ I
69 68 dmeqd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → dom ⁡ inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I = dom ⁡ y -1 ∖ I
70 1 2 symgbasf1o ⊢ y ∈ B → y : D ⟶ 1-1 onto D
71 70 ad2antrl ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → y : D ⟶ 1-1 onto D
72 f1omvdcnv ⊢ y : D ⟶ 1-1 onto D → dom ⁡ y -1 ∖ I = dom ⁡ y ∖ I
73 71 72 syl ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y -1 ∖ I = dom ⁡ y ∖ I
74 69 73 eqtrd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → dom ⁡ inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I = dom ⁡ y ∖ I
75 simprr ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → dom ⁡ y ∖ I ⊆ X
76 74 75 eqsstrd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → dom ⁡ inv g ⁡ G ⁡ y ∖ I ⊆ X
77 61 65 76 elrabd ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ B ∧ dom ⁡ y ∖ I ⊆ X → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
78 33 77 sylan2b ⊢ D ∈ V ∧ y ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X → inv g ⁡ G ⁡ y ∈ x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X
79 3 4 5 8 28 58 78 12 issubgrpd2 ⊢ D ∈ V → x ∈ B | dom ⁡ x ∖ I ⊆ X ∈ SubGrp ⁡ G