MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  islmhm2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem islmhm2 19232
Description: A one-equation proof of linearity of a left module homomorphism, similar to df-lss 19127. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
islmhm2.b 𝐵 = (Base‘𝑆)
islmhm2.c 𝐶 = (Base‘𝑇)
islmhm2.k 𝐾 = (Scalar‘𝑆)
islmhm2.l 𝐿 = (Scalar‘𝑇)
islmhm2.e 𝐸 = (Base‘𝐾)
islmhm2.p + = (+g𝑆)
islmhm2.q = (+g𝑇)
islmhm2.m · = ( ·𝑠𝑆)
islmhm2.n × = ( ·𝑠𝑇)
Assertion
Ref Expression
islmhm2 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧   𝑥,𝐶,𝑦,𝑧   𝑥,𝐸,𝑦,𝑧   𝑥,𝐹,𝑦,𝑧   𝑥, + ,𝑦,𝑧   𝑥,𝐾,𝑦,𝑧   𝑥,𝐿,𝑦,𝑧   𝑥,𝑆,𝑦,𝑧   𝑥,𝑇,𝑦,𝑧   𝑥, · ,𝑧   𝑥, × ,𝑧
Allowed substitution hints:   · (𝑦)   × (𝑦)

Proof of Theorem islmhm2
StepHypRef Expression
1 islmhm2.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑆)
2 islmhm2.c . . . . 5 𝐶 = (Base‘𝑇)
31, 2lmhmf 19228 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹:𝐵𝐶)
4 islmhm2.k . . . . 5 𝐾 = (Scalar‘𝑆)
5 islmhm2.l . . . . 5 𝐿 = (Scalar‘𝑇)
64, 5lmhmsca 19224 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐿 = 𝐾)
7 lmghm 19225 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
87adantr 472 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
9 lmhmlmod1 19227 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝑆 ∈ LMod)
109adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
11 simpr1 1231 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑥𝐸)
12 simpr2 1233 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦𝐵)
13 islmhm2.m . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠𝑆)
14 islmhm2.e . . . . . . . . 9 𝐸 = (Base‘𝐾)
151, 4, 13, 14lmodvscl 19074 . . . . . . . 8 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑥𝐸𝑦𝐵) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
1610, 11, 12, 15syl3anc 1473 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
17 simpr3 1235 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
18 islmhm2.p . . . . . . . 8 + = (+g𝑆)
19 islmhm2.q . . . . . . . 8 = (+g𝑇)
201, 18, 19ghmlin 17858 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵𝑧𝐵) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)))
218, 16, 17, 20syl3anc 1473 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)))
22 islmhm2.n . . . . . . . . 9 × = ( ·𝑠𝑇)
234, 14, 1, 13, 22lmhmlin 19229 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ 𝑥𝐸𝑦𝐵) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
24233adant3r3 1197 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
2524oveq1d 6820 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
2621, 25eqtrd 2786 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
2726ralrimivvva 3102 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
283, 6, 273jca 1122 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
2928adantl 473 . 2 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
30 lmodgrp 19064 . . . . . 6 (𝑆 ∈ LMod → 𝑆 ∈ Grp)
31 lmodgrp 19064 . . . . . 6 (𝑇 ∈ LMod → 𝑇 ∈ Grp)
3230, 31anim12i 591 . . . . 5 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp))
3332adantr 472 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp))
34 simpr1 1231 . . . . 5 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹:𝐵𝐶)
354lmodring 19065 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ LMod → 𝐾 ∈ Ring)
3635ad2antrr 764 . . . . . . . . 9 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → 𝐾 ∈ Ring)
37 eqid 2752 . . . . . . . . . 10 (1r𝐾) = (1r𝐾)
3814, 37ringidcl 18760 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ Ring → (1r𝐾) ∈ 𝐸)
39 oveq1 6812 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝑥 · 𝑦) = ((1r𝐾) · 𝑦))
4039oveq1d 6820 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (1r𝐾) → ((𝑥 · 𝑦) + 𝑧) = (((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧))
4140fveq2d 6348 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)))
42 oveq1 6812 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) = ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)))
4342oveq1d 6820 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (1r𝐾) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
4441, 43eqeq12d 2767 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (1r𝐾) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
45442ralbidv 3119 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (1r𝐾) → (∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
4645rspcv 3437 . . . . . . . . 9 ((1r𝐾) ∈ 𝐸 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
4736, 38, 463syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
48 simplll 815 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
49 simprl 811 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦𝐵)
501, 4, 13, 37lmodvs1 19085 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑦𝐵) → ((1r𝐾) · 𝑦) = 𝑦)
5148, 49, 50syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐾) · 𝑦) = 𝑦)
5251oveq1d 6820 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧) = (𝑦 + 𝑧))
5352fveq2d 6348 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)))
54 simplrr 820 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐿 = 𝐾)
5554fveq2d 6348 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (1r𝐿) = (1r𝐾))
5655oveq1d 6820 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)))
57 simpllr 817 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑇 ∈ LMod)
58 simplrl 819 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐹:𝐵𝐶)
5958, 49ffvelrnd 6515 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐶)
60 eqid 2752 . . . . . . . . . . . . . 14 (1r𝐿) = (1r𝐿)
612, 5, 22, 60lmodvs1 19085 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇 ∈ LMod ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐶) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6257, 59, 61syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6356, 62eqtr3d 2788 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6463oveq1d 6820 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))
6553, 64eqeq12d 2767 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
66652ralbidva 3118 . . . . . . . 8 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
6747, 66sylibd 229 . . . . . . 7 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
6867exp32 632 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))))
69683imp2 1440 . . . . 5 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))
7034, 69jca 555 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹:𝐵𝐶 ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
711, 2, 18, 19isghm 17853 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ↔ ((𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp) ∧ (𝐹:𝐵𝐶 ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))))
7233, 70, 71sylanbrc 701 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
73 simpr2 1233 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐿 = 𝐾)
74 eqid 2752 . . . . . 6 (0g𝑆) = (0g𝑆)
75 eqid 2752 . . . . . 6 (0g𝑇) = (0g𝑇)
7674, 75ghmid 17859 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
7772, 76syl 17 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
7830ad3antrrr 768 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑆 ∈ Grp)
791, 74grpidcl 17643 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ Grp → (0g𝑆) ∈ 𝐵)
80 oveq2 6813 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝑥 · 𝑦) + 𝑧) = ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)))
8180fveq2d 6348 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (0g𝑆) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))))
82 fveq2 6344 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (0g𝑆) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(0g𝑆)))
8382oveq2d 6821 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))))
8481, 83eqeq12d 2767 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
8584rspcv 3437 . . . . . . . . . 10 ((0g𝑆) ∈ 𝐵 → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
8678, 79, 853syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
87 simplll 815 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
88 simprl 811 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑥𝐸)
89 simprr 813 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑦𝐵)
9087, 88, 89, 15syl3anc 1473 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
911, 18, 74grprid 17646 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 ∈ Grp ∧ (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)) = (𝑥 · 𝑦))
9278, 90, 91syl2anc 696 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)) = (𝑥 · 𝑦))
9392fveq2d 6348 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)))
94 simplr3 1262 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
9594oveq2d 6821 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)))
96 simpllr 817 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑇 ∈ LMod)
9796, 31syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑇 ∈ Grp)
98 simplr2 1260 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝐿 = 𝐾)
9998fveq2d 6348 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (Base‘𝐿) = (Base‘𝐾))
10099, 14syl6eqr 2804 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (Base‘𝐿) = 𝐸)
10188, 100eleqtrrd 2834 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐿))
102 simplr1 1258 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝐹:𝐵𝐶)
103102, 89ffvelrnd 6515 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐶)
104 eqid 2752 . . . . . . . . . . . . . 14 (Base‘𝐿) = (Base‘𝐿)
1052, 5, 22, 104lmodvscl 19074 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐿) ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐶) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶)
10696, 101, 103, 105syl3anc 1473 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶)
1072, 19, 75grprid 17646 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑇 ∈ Grp ∧ (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
10897, 106, 107syl2anc 696 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
10995, 108eqtrd 2786 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
11093, 109eqeq12d 2767 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) ↔ (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
11186, 110sylibd 229 . . . . . . . 8 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
112111ralimdvva 3094 . . . . . . 7 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
1131123exp2 1443 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))))
114113com45 97 . . . . 5 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))))
1151143imp2 1440 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
11677, 115mpd 15 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
1174, 5, 14, 1, 13, 22islmhm3 19222 . . . 4 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))
118117adantr 472 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))
11972, 73, 116, 118mpbir3and 1425 . 2 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
12029, 119impbida 913 1 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383  w3a 1072   = wceq 1624  wcel 2131  wral 3042  wf 6037  cfv 6041  (class class class)co 6805  Basecbs 16051  +gcplusg 16135  Scalarcsca 16138   ·𝑠 cvsca 16139  0gc0g 16294  Grpcgrp 17615   GrpHom cghm 17850  1rcur 18693  Ringcrg 18739  LModclmod 19057   LMHom clmhm 19213
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1863  ax-4 1878  ax-5 1980  ax-6 2046  ax-7 2082  ax-8 2133  ax-9 2140  ax-10 2160  ax-11 2175  ax-12 2188  ax-13 2383  ax-ext 2732  ax-rep 4915  ax-sep 4925  ax-nul 4933  ax-pow 4984  ax-pr 5047  ax-un 7106  ax-cnex 10176  ax-resscn 10177  ax-1cn 10178  ax-icn 10179  ax-addcl 10180  ax-addrcl 10181  ax-mulcl 10182  ax-mulrcl 10183  ax-mulcom 10184  ax-addass 10185  ax-mulass 10186  ax-distr 10187  ax-i2m1 10188  ax-1ne0 10189  ax-1rid 10190  ax-rnegex 10191  ax-rrecex 10192  ax-cnre 10193  ax-pre-lttri 10194  ax-pre-lttrn 10195  ax-pre-ltadd 10196  ax-pre-mulgt0 10197
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1627  df-ex 1846  df-nf 1851  df-sb 2039  df-eu 2603  df-mo 2604  df-clab 2739  df-cleq 2745  df-clel 2748  df-nfc 2883  df-ne 2925  df-nel 3028  df-ral 3047  df-rex 3048  df-reu 3049  df-rmo 3050  df-rab 3051  df-v 3334  df-sbc 3569  df-csb 3667  df-dif 3710  df-un 3712  df-in 3714  df-ss 3721  df-pss 3723  df-nul 4051  df-if 4223  df-pw 4296  df-sn 4314  df-pr 4316  df-tp 4318  df-op 4320  df-uni 4581  df-iun 4666  df-br 4797  df-opab 4857  df-mpt 4874  df-tr 4897  df-id 5166  df-eprel 5171  df-po 5179  df-so 5180  df-fr 5217  df-we 5219  df-xp 5264  df-rel 5265  df-cnv 5266  df-co 5267  df-dm 5268  df-rn 5269  df-res 5270  df-ima 5271  df-pred 5833  df-ord 5879  df-on 5880  df-lim 5881  df-suc 5882  df-iota 6004  df-fun 6043  df-fn 6044  df-f 6045  df-f1 6046  df-fo 6047  df-f1o 6048  df-fv 6049  df-riota 6766  df-ov 6808  df-oprab 6809  df-mpt2 6810  df-om 7223  df-wrecs 7568  df-recs 7629  df-rdg 7667  df-er 7903  df-en 8114  df-dom 8115  df-sdom 8116  df-pnf 10260  df-mnf 10261  df-xr 10262  df-ltxr 10263  df-le 10264  df-sub 10452  df-neg 10453  df-nn 11205  df-2 11263  df-ndx 16054  df-slot 16055  df-base 16057  df-sets 16058  df-plusg 16148  df-0g 16296  df-mgm 17435  df-sgrp 17477  df-mnd 17488  df-grp 17618  df-ghm 17851  df-mgp 18682  df-ur 18694  df-ring 18741  df-lmod 19059  df-lmhm 19216
This theorem is referenced by:  isphld  20193
  Copyright terms: Public domain W3C validator