Theorem ghmeqker 13722

Description: Two source points map to the same destination point under a group homomorphism iff their difference belongs to the kernel. (Contributed by Stefan O'Rear, 31-Dec-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
ghmeqker.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑆)
ghmeqker.z	⊢ 0 = (0g‘𝑇)
ghmeqker.k	⊢ 𝐾 = (◡𝐹 “ { 0 })
ghmeqker.m	⊢ − = (-g‘𝑆)

Assertion

Ref	Expression
ghmeqker	⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑈) = (𝐹‘𝑉) ↔ (𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐾))

Proof of Theorem ghmeqker

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ghmeqker.k	. . . . 5 ⊢ 𝐾 = (◡𝐹 “ { 0 })
2		ghmeqker.z	. . . . . . 7 ⊢ 0 = (0g‘𝑇)
3	2	sneqi 3655	. . . . . 6 ⊢ { 0 } = {(0g‘𝑇)}
4	3	imaeq2i 5039	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹 “ { 0 }) = (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)})
5	1, 4	eqtri 2228	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)})
6	5	eleq2i 2274	. . 3 ⊢ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐾 ↔ (𝑈 − 𝑉) ∈ (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)}))
7		ghmeqker.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑆)
8		eqid 2207	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑇) = (Base‘𝑇)
9	7, 8	ghmf 13698	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝑇))
10	9	ffnd 5446	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝐹 Fn 𝐵)
11	10	3ad2ant1 1021	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝐹 Fn 𝐵)
12		fniniseg 5723	. . . 4 ⊢ (𝐹 Fn 𝐵 → ((𝑈 − 𝑉) ∈ (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)}) ↔ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇))))
13	11, 12	syl 14	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝑈 − 𝑉) ∈ (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)}) ↔ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇))))
14	6, 13	bitrid 192	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐾 ↔ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇))))
15		ghmgrp1 13696	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝑆 ∈ Grp)
16		ghmeqker.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝑆)
17	7, 16	grpsubcl 13527	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵)
18	15, 17	syl3an1 1283	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵)
19	18	biantrurd 305	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇) ↔ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇))))
20		eqid 2207	. . . . 5 ⊢ (-g‘𝑇) = (-g‘𝑇)
21	7, 16, 20	ghmsub 13702	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = ((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)))
22	21	eqeq1d 2216	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇) ↔ ((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)) = (0g‘𝑇)))
23	19, 22	bitr3d 190	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = (0g‘𝑇)) ↔ ((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)) = (0g‘𝑇)))
24		ghmgrp2 13697	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝑇 ∈ Grp)
25	24	3ad2ant1 1021	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑇 ∈ Grp)
26	9	3ad2ant1 1021	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝑇))
27		simp2 1001	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑈 ∈ 𝐵)
28	26, 27	ffvelcdmd 5739	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑈) ∈ (Base‘𝑇))
29		simp3 1002	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑉 ∈ 𝐵)
30	26, 29	ffvelcdmd 5739	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑉) ∈ (Base‘𝑇))
31		eqid 2207	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑇) = (0g‘𝑇)
32	8, 31, 20	grpsubeq0 13533	. . 3 ⊢ ((𝑇 ∈ Grp ∧ (𝐹‘𝑈) ∈ (Base‘𝑇) ∧ (𝐹‘𝑉) ∈ (Base‘𝑇)) → (((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)) = (0g‘𝑇) ↔ (𝐹‘𝑈) = (𝐹‘𝑉)))
33	25, 28, 30, 32	syl3anc 1250	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)) = (0g‘𝑇) ↔ (𝐹‘𝑈) = (𝐹‘𝑉)))
34	14, 23, 33	3bitrrd 215	1 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘𝑈) = (𝐹‘𝑉) ↔ (𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐾))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 981   = wceq 1373   ∈ wcel 2178  {csn 3643  ^◡ccnv 4692   “ cima 4696   Fn wfn 5285  ⟶wf 5286  ‘cfv 5290  (class class class)co 5967  Basecbs 12947  0_gc0g 13203  Grpcgrp 13447  -_gcsg 13449   GrpHom cghm 13691

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-coll 4175  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-f1 5295  df-fo 5296  df-f1o 5297  df-fv 5298  df-riota 5922  df-ov 5970  df-oprab 5971  df-mpo 5972  df-1st 6249  df-2nd 6250  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-grp 13450  df-minusg 13451  df-sbg 13452  df-ghm 13692

This theorem is referenced by:  kerf1ghm  13725