ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  mhmf1o GIF version

Theorem mhmf1o 12751
Description: A monoid homomorphism is bijective iff its converse is also a monoid homomorphism. (Contributed by AV, 22-Oct-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mhmf1o.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
mhmf1o.c 𝐶 = (Base‘𝑆)
Assertion
Ref Expression
mhmf1o (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → (𝐹:𝐵1-1-onto𝐶𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)))

Proof of Theorem mhmf1o
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mhmrcl2 12745 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → 𝑆 ∈ Mnd)
2 mhmrcl1 12744 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → 𝑅 ∈ Mnd)
31, 2jca 306 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → (𝑆 ∈ Mnd ∧ 𝑅 ∈ Mnd))
43adantr 276 . . 3 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝑆 ∈ Mnd ∧ 𝑅 ∈ Mnd))
5 f1ocnv 5470 . . . . . 6 (𝐹:𝐵1-1-onto𝐶𝐹:𝐶1-1-onto𝐵)
65adantl 277 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → 𝐹:𝐶1-1-onto𝐵)
7 f1of 5457 . . . . 5 (𝐹:𝐶1-1-onto𝐵𝐹:𝐶𝐵)
86, 7syl 14 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → 𝐹:𝐶𝐵)
9 simpll 527 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆))
108adantr 276 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝐹:𝐶𝐵)
11 simprl 529 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝑥𝐶)
1210, 11ffvelcdmd 5648 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹𝑥) ∈ 𝐵)
13 simprr 531 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝑦𝐶)
1410, 13ffvelcdmd 5648 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐵)
15 mhmf1o.b . . . . . . . . 9 𝐵 = (Base‘𝑅)
16 eqid 2177 . . . . . . . . 9 (+g𝑅) = (+g𝑅)
17 eqid 2177 . . . . . . . . 9 (+g𝑆) = (+g𝑆)
1815, 16, 17mhmlin 12748 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ (𝐹𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐵) → (𝐹‘((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))) = ((𝐹‘(𝐹𝑥))(+g𝑆)(𝐹‘(𝐹𝑦))))
199, 12, 14, 18syl3anc 1238 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹‘((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))) = ((𝐹‘(𝐹𝑥))(+g𝑆)(𝐹‘(𝐹𝑦))))
20 simpr 110 . . . . . . . . . 10 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶)
2120adantr 276 . . . . . . . . 9 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶)
22 f1ocnvfv2 5773 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐵1-1-onto𝐶𝑥𝐶) → (𝐹‘(𝐹𝑥)) = 𝑥)
2321, 11, 22syl2anc 411 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹‘(𝐹𝑥)) = 𝑥)
24 f1ocnvfv2 5773 . . . . . . . . 9 ((𝐹:𝐵1-1-onto𝐶𝑦𝐶) → (𝐹‘(𝐹𝑦)) = 𝑦)
2521, 13, 24syl2anc 411 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹‘(𝐹𝑦)) = 𝑦)
2623, 25oveq12d 5887 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → ((𝐹‘(𝐹𝑥))(+g𝑆)(𝐹‘(𝐹𝑦))) = (𝑥(+g𝑆)𝑦))
2719, 26eqtrd 2210 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹‘((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))) = (𝑥(+g𝑆)𝑦))
282adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → 𝑅 ∈ Mnd)
2928adantr 276 . . . . . . . 8 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → 𝑅 ∈ Mnd)
3015, 16mndcl 12716 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Mnd ∧ (𝐹𝑥) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵)
3129, 12, 14, 30syl3anc 1238 . . . . . . 7 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵)
32 f1ocnvfv 5774 . . . . . . 7 ((𝐹:𝐵1-1-onto𝐶 ∧ ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵) → ((𝐹‘((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))) = (𝑥(+g𝑆)𝑦) → (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))))
3321, 31, 32syl2anc 411 . . . . . 6 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → ((𝐹‘((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))) = (𝑥(+g𝑆)𝑦) → (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦))))
3427, 33mpd 13 . . . . 5 (((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) ∧ (𝑥𝐶𝑦𝐶)) → (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)))
3534ralrimivva 2559 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → ∀𝑥𝐶𝑦𝐶 (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)))
36 eqid 2177 . . . . . . . . 9 (0g𝑅) = (0g𝑅)
37 eqid 2177 . . . . . . . . 9 (0g𝑆) = (0g𝑆)
3836, 37mhm0 12749 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → (𝐹‘(0g𝑅)) = (0g𝑆))
3938adantr 276 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝐹‘(0g𝑅)) = (0g𝑆))
4039eqcomd 2183 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (0g𝑆) = (𝐹‘(0g𝑅)))
4140fveq2d 5515 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (𝐹‘(𝐹‘(0g𝑅))))
4215, 36mndidcl 12723 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Mnd → (0g𝑅) ∈ 𝐵)
432, 42syl 14 . . . . . . 7 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → (0g𝑅) ∈ 𝐵)
4443adantr 276 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (0g𝑅) ∈ 𝐵)
45 f1ocnvfv1 5772 . . . . . 6 ((𝐹:𝐵1-1-onto𝐶 ∧ (0g𝑅) ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝐹‘(0g𝑅))) = (0g𝑅))
4620, 44, 45syl2anc 411 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝐹‘(𝐹‘(0g𝑅))) = (0g𝑅))
4741, 46eqtrd 2210 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑅))
488, 35, 473jca 1177 . . 3 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → (𝐹:𝐶𝐵 ∧ ∀𝑥𝐶𝑦𝐶 (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)) ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑅)))
49 mhmf1o.c . . . 4 𝐶 = (Base‘𝑆)
5049, 15, 17, 16, 37, 36ismhm 12743 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅) ↔ ((𝑆 ∈ Mnd ∧ 𝑅 ∈ Mnd) ∧ (𝐹:𝐶𝐵 ∧ ∀𝑥𝐶𝑦𝐶 (𝐹‘(𝑥(+g𝑆)𝑦)) = ((𝐹𝑥)(+g𝑅)(𝐹𝑦)) ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑅))))
514, 48, 50sylanbrc 417 . 2 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶) → 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅))
5215, 49mhmf 12746 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → 𝐹:𝐵𝐶)
5352adantr 276 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)) → 𝐹:𝐵𝐶)
5453ffnd 5362 . . 3 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)) → 𝐹 Fn 𝐵)
5549, 15mhmf 12746 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅) → 𝐹:𝐶𝐵)
5655adantl 277 . . . 4 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)) → 𝐹:𝐶𝐵)
5756ffnd 5362 . . 3 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)) → 𝐹 Fn 𝐶)
58 dff1o4 5465 . . 3 (𝐹:𝐵1-1-onto𝐶 ↔ (𝐹 Fn 𝐵𝐹 Fn 𝐶))
5954, 57, 58sylanbrc 417 . 2 ((𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)) → 𝐹:𝐵1-1-onto𝐶)
6051, 59impbida 596 1 (𝐹 ∈ (𝑅 MndHom 𝑆) → (𝐹:𝐵1-1-onto𝐶𝐹 ∈ (𝑆 MndHom 𝑅)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104  wb 105  w3a 978   = wceq 1353  wcel 2148  wral 2455  ccnv 4622   Fn wfn 5207  wf 5208  1-1-ontowf1o 5211  cfv 5212  (class class class)co 5869  Basecbs 12445  +gcplusg 12518  0gc0g 12653  Mndcmnd 12709   MndHom cmhm 12739
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-sep 4118  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1re 7896  ax-addrcl 7899
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-id 4290  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-map 6644  df-inn 8909  df-2 8967  df-ndx 12448  df-slot 12449  df-base 12451  df-plusg 12531  df-0g 12655  df-mgm 12667  df-sgrp 12700  df-mnd 12710  df-mhm 12741
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator