Theorem ghmeqker 13578

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 3644	. . . . . 6 ⊢ { 0 } = {(0g‘𝑇)}
4	3	imaeq2i 5019	. . . . 5 ⊢ (◡𝐹 “ { 0 }) = (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)})
5	1, 4	eqtri 2225	. . . 4 ⊢ 𝐾 = (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)})
6	5	eleq2i 2271	. . 3 ⊢ ((𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐾 ↔ (𝑈 − 𝑉) ∈ (◡𝐹 “ {(0g‘𝑇)}))
7		ghmeqker.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑆)
8		eqid 2204	. . . . . . 7 ⊢ (Base‘𝑇) = (Base‘𝑇)
9	7, 8	ghmf 13554	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝑇))
10	9	ffnd 5425	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝐹 Fn 𝐵)
11	10	3ad2ant1 1020	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝐹 Fn 𝐵)
12		fniniseg 5699	. . . 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 13552	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝑆 ∈ Grp)
16		ghmeqker.m	. . . . . 6 ⊢ − = (-g‘𝑆)
17	7, 16	grpsubcl 13383	. . . . 5 ⊢ ((𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝑈 − 𝑉) ∈ 𝐵)
18	15, 17	syl3an1 1282	. . . 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 2204	. . . . 5 ⊢ (-g‘𝑇) = (-g‘𝑇)
21	7, 16, 20	ghmsub 13558	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑈 − 𝑉)) = ((𝐹‘𝑈)(-g‘𝑇)(𝐹‘𝑉)))
22	21	eqeq1d 2213	. . 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 13553	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → 𝑇 ∈ Grp)
25	24	3ad2ant1 1020	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑇 ∈ Grp)
26	9	3ad2ant1 1020	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝑇))
27		simp2 1000	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑈 ∈ 𝐵)
28	26, 27	ffvelcdmd 5715	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑈) ∈ (Base‘𝑇))
29		simp3 1001	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → 𝑉 ∈ 𝐵)
30	26, 29	ffvelcdmd 5715	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝑈 ∈ 𝐵 ∧ 𝑉 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑉) ∈ (Base‘𝑇))
31		eqid 2204	. . . 4 ⊢ (0g‘𝑇) = (0g‘𝑇)
32	8, 31, 20	grpsubeq0 13389	. . 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 1249	. 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 980   = wceq 1372   ∈ wcel 2175  {csn 3632  ^◡ccnv 4673   “ cima 4677   Fn wfn 5265  ⟶wf 5266  ‘cfv 5270  (class class class)co 5943  Basecbs 12803  0_gc0g 13059  Grpcgrp 13303  -_gcsg 13305   GrpHom cghm 13547

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 710  ax-5 1469  ax-7 1470  ax-gen 1471  ax-ie1 1515  ax-ie2 1516  ax-8 1526  ax-10 1527  ax-11 1528  ax-i12 1529  ax-bndl 1531  ax-4 1532  ax-17 1548  ax-i9 1552  ax-ial 1556  ax-i5r 1557  ax-13 2177  ax-14 2178  ax-ext 2186  ax-coll 4158  ax-sep 4161  ax-pow 4217  ax-pr 4252  ax-un 4479  ax-setind 4584  ax-cnex 8015  ax-resscn 8016  ax-1re 8018  ax-addrcl 8021

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 982  df-tru 1375  df-fal 1378  df-nf 1483  df-sb 1785  df-eu 2056  df-mo 2057  df-clab 2191  df-cleq 2197  df-clel 2200  df-nfc 2336  df-ne 2376  df-ral 2488  df-rex 2489  df-reu 2490  df-rmo 2491  df-rab 2492  df-v 2773  df-sbc 2998  df-csb 3093  df-dif 3167  df-un 3169  df-in 3171  df-ss 3178  df-pw 3617  df-sn 3638  df-pr 3639  df-op 3641  df-uni 3850  df-int 3885  df-iun 3928  df-br 4044  df-opab 4105  df-mpt 4106  df-id 4339  df-xp 4680  df-rel 4681  df-cnv 4682  df-co 4683  df-dm 4684  df-rn 4685  df-res 4686  df-ima 4687  df-iota 5231  df-fun 5272  df-fn 5273  df-f 5274  df-f1 5275  df-fo 5276  df-f1o 5277  df-fv 5278  df-riota 5898  df-ov 5946  df-oprab 5947  df-mpo 5948  df-1st 6225  df-2nd 6226  df-inn 9036  df-2 9094  df-ndx 12806  df-slot 12807  df-base 12809  df-plusg 12893  df-0g 13061  df-mgm 13159  df-sgrp 13205  df-mnd 13220  df-grp 13306  df-minusg 13307  df-sbg 13308  df-ghm 13548

This theorem is referenced by:  kerf1ghm  13581