Theorem mulgghm2 15052

Description: The powers of a group element give a homomorphism from ℤ to a group. The name 1 should not be taken as a constraint as it may be any group element. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Jun-2015.) (Revised by AV, 12-Jun-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
mulgghm2.m	⊢ · = (.g‘𝑅)
mulgghm2.f	⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℤ ↦ (𝑛 · 1 ))
mulgghm2.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)

Assertion

Ref	Expression
mulgghm2	⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → 𝐹 ∈ (ℤring GrpHom 𝑅))

Distinct variable groups:   𝐵,𝑛   𝑅,𝑛   · ,𝑛   1 ,𝑛

Allowed substitution hint:   𝐹(𝑛)

Proof of Theorem mulgghm2

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 109	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → 𝑅 ∈ Grp)
2		zringgrp 15039	. . 3 ⊢ ℤring ∈ Grp
3	1, 2	jctil 312	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → (ℤring ∈ Grp ∧ 𝑅 ∈ Grp))
4		mulgghm2.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑅)
5		mulgghm2.m	. . . . . . 7 ⊢ · = (.g‘𝑅)
6	4, 5	mulgcl 14001	. . . . . 6 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ 𝐵) → (𝑛 · 1 ) ∈ 𝐵)
7	6	3expa 1234	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ 1 ∈ 𝐵) → (𝑛 · 1 ) ∈ 𝐵)
8	7	an32s 574	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑛 · 1 ) ∈ 𝐵)
9		mulgghm2.f	. . . 4 ⊢ 𝐹 = (𝑛 ∈ ℤ ↦ (𝑛 · 1 ))
10	8, 9	fmptd 5865	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → 𝐹:ℤ⟶𝐵)
11		eqid 2238	. . . . . . . . 9 ⊢ (+g‘𝑅) = (+g‘𝑅)
12	4, 5, 11	mulgdir 14016	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ 𝐵)) → ((𝑥 + 𝑦) · 1 ) = ((𝑥 · 1 )(+g‘𝑅)(𝑦 · 1 )))
13	12	3exp2 1256	. . . . . . 7 ⊢ (𝑅 ∈ Grp → (𝑥 ∈ ℤ → (𝑦 ∈ ℤ → ( 1 ∈ 𝐵 → ((𝑥 + 𝑦) · 1 ) = ((𝑥 · 1 )(+g‘𝑅)(𝑦 · 1 ))))))
14	13	imp42 354	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) ∧ 1 ∈ 𝐵) → ((𝑥 + 𝑦) · 1 ) = ((𝑥 · 1 )(+g‘𝑅)(𝑦 · 1 )))
15	14	an32s 574	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → ((𝑥 + 𝑦) · 1 ) = ((𝑥 · 1 )(+g‘𝑅)(𝑦 · 1 )))
16		oveq1 6095	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑥 + 𝑦) → (𝑛 · 1 ) = ((𝑥 + 𝑦) · 1 ))
17		zaddcl 9695	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℤ)
18	17	adantl 277	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝑥 + 𝑦) ∈ ℤ)
19		simpll 531	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → 𝑅 ∈ Grp)
20		simplr 533	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → 1 ∈ 𝐵)
21	4, 5, 19, 18, 20	mulgcld 14006	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → ((𝑥 + 𝑦) · 1 ) ∈ 𝐵)
22	9, 16, 18, 21	fvmptd3 5802	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑦)) = ((𝑥 + 𝑦) · 1 ))
23		oveq1 6095	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑥 → (𝑛 · 1 ) = (𝑥 · 1 ))
24		simprl 535	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → 𝑥 ∈ ℤ)
25	4, 5, 19, 24, 20	mulgcld 14006	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝑥 · 1 ) ∈ 𝐵)
26	9, 23, 24, 25	fvmptd3 5802	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝐹‘𝑥) = (𝑥 · 1 ))
27		oveq1 6095	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑦 → (𝑛 · 1 ) = (𝑦 · 1 ))
28		simprr 537	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → 𝑦 ∈ ℤ)
29	4, 5, 19, 28, 20	mulgcld 14006	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝑦 · 1 ) ∈ 𝐵)
30	9, 27, 28, 29	fvmptd3 5802	. . . . . 6 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝐹‘𝑦) = (𝑦 · 1 ))
31	26, 30	oveq12d 6106	. . . . 5 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑅)(𝐹‘𝑦)) = ((𝑥 · 1 )(+g‘𝑅)(𝑦 · 1 )))
32	15, 22, 31	3eqtr4d 2281	. . . 4 ⊢ (((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ)) → (𝐹‘(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑅)(𝐹‘𝑦)))
33	32	ralrimivva 2632	. . 3 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → ∀𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐹‘(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑅)(𝐹‘𝑦)))
34	10, 33	jca 306	. 2 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → (𝐹:ℤ⟶𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐹‘(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑅)(𝐹‘𝑦))))
35		zringbas 15040	. . 3 ⊢ ℤ = (Base‘ℤring)
36		zringplusg 15041	. . 3 ⊢ + = (+g‘ℤring)
37	35, 4, 36, 11	isghm 14105	. 2 ⊢ (𝐹 ∈ (ℤring GrpHom 𝑅) ↔ ((ℤring ∈ Grp ∧ 𝑅 ∈ Grp) ∧ (𝐹:ℤ⟶𝐵 ∧ ∀𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ ℤ (𝐹‘(𝑥 + 𝑦)) = ((𝐹‘𝑥)(+g‘𝑅)(𝐹‘𝑦)))))
38	3, 34, 37	sylanbrc 421	1 ⊢ ((𝑅 ∈ Grp ∧ 1 ∈ 𝐵) → 𝐹 ∈ (ℤring GrpHom 𝑅))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1402   ∈ wcel 2209  ∀wral 2528   ↦ cmpt 4193  ⟶wf 5376  ‘cfv 5380  (class class class)co 6088   + caddc 8188  ℤcz 9655  Basecbs 13410  +_gcplusg 13490  Grpcgrp 13864  ._gcmg 13981   GrpHom cghm 14102  ℤ_ringczring 15034

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4248  ax-sep 4251  ax-nul 4261  ax-pow 4313  ax-pr 4348  ax-un 4580  ax-setind 4686  ax-iinf 4737  ax-cnex 8276  ax-resscn 8277  ax-1cn 8278  ax-1re 8279  ax-icn 8280  ax-addcl 8281  ax-addrcl 8282  ax-mulcl 8283  ax-mulrcl 8284  ax-addcom 8285  ax-mulcom 8286  ax-addass 8287  ax-mulass 8288  ax-distr 8289  ax-i2m1 8290  ax-0lt1 8291  ax-1rid 8292  ax-0id 8293  ax-rnegex 8294  ax-precex 8295  ax-cnre 8296  ax-pre-ltirr 8297  ax-pre-ltwlin 8298  ax-pre-lttrn 8299  ax-pre-apti 8300  ax-pre-ltadd 8301  ax-pre-mulgt0 8302  ax-addf 8307  ax-mulf 8308

This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-tp 3717  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4132  df-opab 4194  df-mpt 4195  df-tr 4232  df-id 4440  df-iord 4513  df-on 4515  df-ilim 4516  df-suc 4518  df-iom 4740  df-xp 4782  df-rel 4783  df-cnv 4784  df-co 4785  df-dm 4786  df-rn 4787  df-res 4788  df-ima 4789  df-iota 5340  df-fun 5382  df-fn 5383  df-f 5384  df-f1 5385  df-fo 5386  df-f1o 5387  df-fv 5388  df-riota 6041  df-ov 6091  df-oprab 6092  df-mpo 6093  df-1st 6378  df-2nd 6379  df-recs 6580  df-frec 6666  df-pnf 8368  df-mnf 8369  df-xr 8370  df-ltxr 8371  df-le 8372  df-sub 8506  df-neg 8507  df-reap 8911  df-inn 9314  df-2 9372  df-3 9373  df-4 9374  df-5 9375  df-6 9376  df-7 9377  df-8 9378  df-9 9379  df-n0 9575  df-z 9656  df-dec 9789  df-uz 9938  df-rp 10072  df-fz 10429  df-seqfrec 10906  df-cj 11629  df-abs 11787  df-struct 13412  df-ndx 13413  df-slot 13414  df-base 13416  df-sets 13417  df-iress 13418  df-plusg 13503  df-mulr 13504  df-starv 13505  df-tset 13509  df-ple 13510  df-ds 13512  df-unif 13513  df-0g 13671  df-topgen 13673  df-mgm 13735  df-sgrp 13776  df-mnd 13789  df-grp 13867  df-minusg 13868  df-mulg 13982  df-subg 14032  df-ghm 14103  df-cmn 14179  df-mgp 14325  df-ur 14370  df-ring 14409  df-cring 14410  df-subrg 14636  df-bl 14992  df-mopn 14993  df-fg 14995  df-metu 14996  df-cnfld 15003  df-zring 15035

This theorem is used by:  mulgrhm  15053