Theorem mhmco 13437

Description: The composition of monoid homomorphisms is a homomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015.)

Assertion

Ref	Expression
mhmco	|- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( F o. G ) e. ( S MndHom U ) )

Proof of Theorem mhmco

Dummy variables x y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mhmrcl2 13411	. . 3 |- ( F e. ( T MndHom U ) -> U e. Mnd )
2		mhmrcl1 13410	. . 3 |- ( G e. ( S MndHom T ) -> S e. Mnd )
3	1, 2	anim12ci 339	. 2 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( S e. Mnd /\ U e. Mnd ) )
4		eqid 2207	. . . . 5 |- ( Base ` T ) = ( Base ` T )
5		eqid 2207	. . . . 5 |- ( Base ` U ) = ( Base ` U )
6	4, 5	mhmf 13412	. . . 4 |- ( F e. ( T MndHom U ) -> F : ( Base ` T ) --> ( Base ` U ) )
7		eqid 2207	. . . . 5 |- ( Base ` S ) = ( Base ` S )
8	7, 4	mhmf 13412	. . . 4 |- ( G e. ( S MndHom T ) -> G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) )
9		fco 5461	. . . 4 |- ( ( F : ( Base ` T ) --> ( Base ` U ) /\ G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) ) -> ( F o. G ) : ( Base ` S ) --> ( Base ` U ) )
10	6, 8, 9	syl2an 289	. . 3 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( F o. G ) : ( Base ` S ) --> ( Base ` U ) )
11		eqid 2207	. . . . . . . . . 10 |- ( +g ` S ) = ( +g ` S )
12		eqid 2207	. . . . . . . . . 10 |- ( +g ` T ) = ( +g ` T )
13	7, 11, 12	mhmlin 13414	. . . . . . . . 9 |- ( ( G e. ( S MndHom T ) /\ x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) -> ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) )
14	13	3expb 1207	. . . . . . . 8 |- ( ( G e. ( S MndHom T ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) )
15	14	adantll 476	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) )
16	15	fveq2d 5603	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( F ` ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ) = ( F ` ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) ) )
17		simpll 527	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> F e. ( T MndHom U ) )
18	8	ad2antlr 489	. . . . . . . 8 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) )
19		simprl 529	. . . . . . . 8 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> x e. ( Base ` S ) )
20	18, 19	ffvelcdmd 5739	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( G ` x ) e. ( Base ` T ) )
21		simprr 531	. . . . . . . 8 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> y e. ( Base ` S ) )
22	18, 21	ffvelcdmd 5739	. . . . . . 7 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( G ` y ) e. ( Base ` T ) )
23		eqid 2207	. . . . . . . 8 |- ( +g ` U ) = ( +g ` U )
24	4, 12, 23	mhmlin 13414	. . . . . . 7 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ ( G ` x ) e. ( Base ` T ) /\ ( G ` y ) e. ( Base ` T ) ) -> ( F ` ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) ) = ( ( F ` ( G ` x ) ) ( +g ` U ) ( F ` ( G ` y ) ) ) )
25	17, 20, 22, 24	syl3anc 1250	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( F ` ( ( G ` x ) ( +g ` T ) ( G ` y ) ) ) = ( ( F ` ( G ` x ) ) ( +g ` U ) ( F ` ( G ` y ) ) ) )
26	16, 25	eqtrd 2240	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( F ` ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ) = ( ( F ` ( G ` x ) ) ( +g ` U ) ( F ` ( G ` y ) ) ) )
27	2	adantl 277	. . . . . . 7 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> S e. Mnd )
28	7, 11	mndcl 13370	. . . . . . . 8 |- ( ( S e. Mnd /\ x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) )
29	28	3expb 1207	. . . . . . 7 |- ( ( S e. Mnd /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) )
30	27, 29	sylan 283	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) )
31		fvco3 5673	. . . . . 6 |- ( ( G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) /\ ( x ( +g ` S ) y ) e. ( Base ` S ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( F ` ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ) )
32	18, 30, 31	syl2anc 411	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( F ` ( G ` ( x ( +g ` S ) y ) ) ) )
33		fvco3 5673	. . . . . . 7 |- ( ( G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) /\ x e. ( Base ` S ) ) -> ( ( F o. G ) ` x ) = ( F ` ( G ` x ) ) )
34	18, 19, 33	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( ( F o. G ) ` x ) = ( F ` ( G ` x ) ) )
35		fvco3 5673	. . . . . . 7 |- ( ( G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) /\ y e. ( Base ` S ) ) -> ( ( F o. G ) ` y ) = ( F ` ( G ` y ) ) )
36	18, 21, 35	syl2anc 411	. . . . . 6 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( ( F o. G ) ` y ) = ( F ` ( G ` y ) ) )
37	34, 36	oveq12d 5985	. . . . 5 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( ( ( F o. G ) ` x ) ( +g ` U ) ( ( F o. G ) ` y ) ) = ( ( F ` ( G ` x ) ) ( +g ` U ) ( F ` ( G ` y ) ) ) )
38	26, 32, 37	3eqtr4d 2250	. . . 4 |- ( ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) /\ ( x e. ( Base ` S ) /\ y e. ( Base ` S ) ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( ( F o. G ) ` x ) ( +g ` U ) ( ( F o. G ) ` y ) ) )
39	38	ralrimivva 2590	. . 3 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> A. x e. ( Base ` S ) A. y e. ( Base ` S ) ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( ( F o. G ) ` x ) ( +g ` U ) ( ( F o. G ) ` y ) ) )
40	8	adantl 277	. . . . 5 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) )
41		eqid 2207	. . . . . . 7 |- ( 0g ` S ) = ( 0g ` S )
42	7, 41	mndidcl 13377	. . . . . 6 |- ( S e. Mnd -> ( 0g ` S ) e. ( Base ` S ) )
43	27, 42	syl 14	. . . . 5 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( 0g ` S ) e. ( Base ` S ) )
44		fvco3 5673	. . . . 5 |- ( ( G : ( Base ` S ) --> ( Base ` T ) /\ ( 0g ` S ) e. ( Base ` S ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( 0g ` S ) ) = ( F ` ( G ` ( 0g ` S ) ) ) )
45	40, 43, 44	syl2anc 411	. . . 4 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( 0g ` S ) ) = ( F ` ( G ` ( 0g ` S ) ) ) )
46		eqid 2207	. . . . . . 7 |- ( 0g ` T ) = ( 0g ` T )
47	41, 46	mhm0 13415	. . . . . 6 |- ( G e. ( S MndHom T ) -> ( G ` ( 0g ` S ) ) = ( 0g ` T ) )
48	47	adantl 277	. . . . 5 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( G ` ( 0g ` S ) ) = ( 0g ` T ) )
49	48	fveq2d 5603	. . . 4 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( F ` ( G ` ( 0g ` S ) ) ) = ( F ` ( 0g ` T ) ) )
50		eqid 2207	. . . . . 6 |- ( 0g ` U ) = ( 0g ` U )
51	46, 50	mhm0 13415	. . . . 5 |- ( F e. ( T MndHom U ) -> ( F ` ( 0g ` T ) ) = ( 0g ` U ) )
52	51	adantr 276	. . . 4 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( F ` ( 0g ` T ) ) = ( 0g ` U ) )
53	45, 49, 52	3eqtrd 2244	. . 3 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( ( F o. G ) ` ( 0g ` S ) ) = ( 0g ` U ) )
54	10, 39, 53	3jca 1180	. 2 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( ( F o. G ) : ( Base ` S ) --> ( Base ` U ) /\ A. x e. ( Base ` S ) A. y e. ( Base ` S ) ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( ( F o. G ) ` x ) ( +g ` U ) ( ( F o. G ) ` y ) ) /\ ( ( F o. G ) ` ( 0g ` S ) ) = ( 0g ` U ) ) )
55	7, 5, 11, 23, 41, 50	ismhm 13408	. 2 |- ( ( F o. G ) e. ( S MndHom U ) <-> ( ( S e. Mnd /\ U e. Mnd ) /\ ( ( F o. G ) : ( Base ` S ) --> ( Base ` U ) /\ A. x e. ( Base ` S ) A. y e. ( Base ` S ) ( ( F o. G ) ` ( x ( +g ` S ) y ) ) = ( ( ( F o. G ) ` x ) ( +g ` U ) ( ( F o. G ) ` y ) ) /\ ( ( F o. G ) ` ( 0g ` S ) ) = ( 0g ` U ) ) ) )
56	3, 54, 55	sylanbrc 417	1 |- ( ( F e. ( T MndHom U ) /\ G e. ( S MndHom T ) ) -> ( F o. G ) e. ( S MndHom U ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   /\ w3a 981   = wceq 1373   e. wcel 2178   A.wral 2486   o. ccom 4697   -->wf 5286   ` cfv 5290  (class class class)co 5967   Basecbs 12947   +g cplusg 13024   0gc0g 13203   Mndcmnd 13363   MndHom cmhm 13404

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1471  ax-7 1472  ax-gen 1473  ax-ie1 1517  ax-ie2 1518  ax-8 1528  ax-10 1529  ax-11 1530  ax-i12 1531  ax-bndl 1533  ax-4 1534  ax-17 1550  ax-i9 1554  ax-ial 1558  ax-i5r 1559  ax-13 2180  ax-14 2181  ax-ext 2189  ax-sep 4178  ax-pow 4234  ax-pr 4269  ax-un 4498  ax-setind 4603  ax-cnex 8051  ax-resscn 8052  ax-1re 8054  ax-addrcl 8057

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1485  df-sb 1787  df-eu 2058  df-mo 2059  df-clab 2194  df-cleq 2200  df-clel 2203  df-nfc 2339  df-ne 2379  df-ral 2491  df-rex 2492  df-reu 2493  df-rmo 2494  df-rab 2495  df-v 2778  df-sbc 3006  df-csb 3102  df-dif 3176  df-un 3178  df-in 3180  df-ss 3187  df-pw 3628  df-sn 3649  df-pr 3650  df-op 3652  df-uni 3865  df-int 3900  df-iun 3943  df-br 4060  df-opab 4122  df-mpt 4123  df-id 4358  df-xp 4699  df-rel 4700  df-cnv 4701  df-co 4702  df-dm 4703  df-rn 4704  df-res 4705  df-ima 4706  df-iota 5251  df-fun 5292  df-fn 5293  df-f 5294  df-fv 5298  df-riota 5922  df-ov 5970  df-oprab 5971  df-mpo 5972  df-1st 6249  df-2nd 6250  df-map 6760  df-inn 9072  df-2 9130  df-ndx 12950  df-slot 12951  df-base 12953  df-plusg 13037  df-0g 13205  df-mgm 13303  df-sgrp 13349  df-mnd 13364  df-mhm 13406

This theorem is referenced by:  ghmco  13715  rhmco  14051  lgseisenlem4  15665