MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  efsubm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem efsubm 26059
Description: The image of a subgroup of the group +, under the exponential function of a scaled complex number is a submonoid of the multiplicative group of β„‚fld. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Jan-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
efabl.1 𝐹 = (π‘₯ ∈ 𝑋 ↦ (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)))
efabl.2 𝐺 = ((mulGrpβ€˜β„‚fld) β†Ύs ran 𝐹)
efabl.3 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
efabl.4 (πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ (SubGrpβ€˜β„‚fld))
Assertion
Ref Expression
efsubm (πœ‘ β†’ ran 𝐹 ∈ (SubMndβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld)))
Distinct variable groups:   π‘₯,𝐴   π‘₯,𝐹   π‘₯,𝐺   π‘₯,𝑋   πœ‘,π‘₯

Proof of Theorem efsubm
Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 eff 16024 . . . . . 6 exp:β„‚βŸΆβ„‚
21a1i 11 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ exp:β„‚βŸΆβ„‚)
3 efabl.3 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
43adantr 481 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ 𝐴 ∈ β„‚)
5 efabl.4 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝑋 ∈ (SubGrpβ€˜β„‚fld))
6 cnfldbas 20947 . . . . . . . . 9 β„‚ = (Baseβ€˜β„‚fld)
76subgss 19006 . . . . . . . 8 (𝑋 ∈ (SubGrpβ€˜β„‚fld) β†’ 𝑋 βŠ† β„‚)
85, 7syl 17 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝑋 βŠ† β„‚)
98sselda 3982 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ π‘₯ ∈ β„‚)
104, 9mulcld 11233 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (𝐴 Β· π‘₯) ∈ β„‚)
112, 10ffvelcdmd 7087 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ 𝑋) β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)) ∈ β„‚)
1211ralrimiva 3146 . . 3 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)) ∈ β„‚)
13 efabl.1 . . . 4 𝐹 = (π‘₯ ∈ 𝑋 ↦ (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)))
1413rnmptss 7121 . . 3 (βˆ€π‘₯ ∈ 𝑋 (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)) ∈ β„‚ β†’ ran 𝐹 βŠ† β„‚)
1512, 14syl 17 . 2 (πœ‘ β†’ ran 𝐹 βŠ† β„‚)
163mul01d 11412 . . . . 5 (πœ‘ β†’ (𝐴 Β· 0) = 0)
1716fveq2d 6895 . . . 4 (πœ‘ β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) = (expβ€˜0))
18 ef0 16033 . . . 4 (expβ€˜0) = 1
1917, 18eqtrdi 2788 . . 3 (πœ‘ β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) = 1)
20 cnfld0 20968 . . . . . 6 0 = (0gβ€˜β„‚fld)
2120subg0cl 19013 . . . . 5 (𝑋 ∈ (SubGrpβ€˜β„‚fld) β†’ 0 ∈ 𝑋)
225, 21syl 17 . . . 4 (πœ‘ β†’ 0 ∈ 𝑋)
23 fvex 6904 . . . 4 (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) ∈ V
24 oveq2 7416 . . . . . 6 (π‘₯ = 0 β†’ (𝐴 Β· π‘₯) = (𝐴 Β· 0))
2524fveq2d 6895 . . . . 5 (π‘₯ = 0 β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯)) = (expβ€˜(𝐴 Β· 0)))
2613, 25elrnmpt1s 5956 . . . 4 ((0 ∈ 𝑋 ∧ (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) ∈ V) β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) ∈ ran 𝐹)
2722, 23, 26sylancl 586 . . 3 (πœ‘ β†’ (expβ€˜(𝐴 Β· 0)) ∈ ran 𝐹)
2819, 27eqeltrrd 2834 . 2 (πœ‘ β†’ 1 ∈ ran 𝐹)
29 efabl.2 . . . . . . . . 9 𝐺 = ((mulGrpβ€˜β„‚fld) β†Ύs ran 𝐹)
3013, 29, 3, 5efabl 26058 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Abel)
31 ablgrp 19652 . . . . . . . 8 (𝐺 ∈ Abel β†’ 𝐺 ∈ Grp)
3230, 31syl 17 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ 𝐺 ∈ Grp)
33323ad2ant1 1133 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ 𝐺 ∈ Grp)
34 simp2 1137 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ π‘₯ ∈ ran 𝐹)
35 eqid 2732 . . . . . . . . . . 11 (mulGrpβ€˜β„‚fld) = (mulGrpβ€˜β„‚fld)
3635, 6mgpbas 19992 . . . . . . . . . 10 β„‚ = (Baseβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld))
3729, 36ressbas2 17181 . . . . . . . . 9 (ran 𝐹 βŠ† β„‚ β†’ ran 𝐹 = (Baseβ€˜πΊ))
3815, 37syl 17 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ ran 𝐹 = (Baseβ€˜πΊ))
39383ad2ant1 1133 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ ran 𝐹 = (Baseβ€˜πΊ))
4034, 39eleqtrd 2835 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΊ))
41 simp3 1138 . . . . . . 7 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ 𝑦 ∈ ran 𝐹)
4241, 39eleqtrd 2835 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜πΊ))
43 eqid 2732 . . . . . . 7 (Baseβ€˜πΊ) = (Baseβ€˜πΊ)
44 eqid 2732 . . . . . . 7 (+gβ€˜πΊ) = (+gβ€˜πΊ)
4543, 44grpcl 18826 . . . . . 6 ((𝐺 ∈ Grp ∧ π‘₯ ∈ (Baseβ€˜πΊ) ∧ 𝑦 ∈ (Baseβ€˜πΊ)) β†’ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ (Baseβ€˜πΊ))
4633, 40, 42, 45syl3anc 1371 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦) ∈ (Baseβ€˜πΊ))
475mptexd 7225 . . . . . . . . 9 (πœ‘ β†’ (π‘₯ ∈ 𝑋 ↦ (expβ€˜(𝐴 Β· π‘₯))) ∈ V)
4813, 47eqeltrid 2837 . . . . . . . 8 (πœ‘ β†’ 𝐹 ∈ V)
49 rnexg 7894 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ V β†’ ran 𝐹 ∈ V)
50 cnfldmul 20949 . . . . . . . . . 10 Β· = (.rβ€˜β„‚fld)
5135, 50mgpplusg 19990 . . . . . . . . 9 Β· = (+gβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld))
5229, 51ressplusg 17234 . . . . . . . 8 (ran 𝐹 ∈ V β†’ Β· = (+gβ€˜πΊ))
5348, 49, 523syl 18 . . . . . . 7 (πœ‘ β†’ Β· = (+gβ€˜πΊ))
54533ad2ant1 1133 . . . . . 6 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ Β· = (+gβ€˜πΊ))
5554oveqd 7425 . . . . 5 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ (π‘₯ Β· 𝑦) = (π‘₯(+gβ€˜πΊ)𝑦))
5646, 55, 393eltr4d 2848 . . . 4 ((πœ‘ ∧ π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹) β†’ (π‘₯ Β· 𝑦) ∈ ran 𝐹)
57563expb 1120 . . 3 ((πœ‘ ∧ (π‘₯ ∈ ran 𝐹 ∧ 𝑦 ∈ ran 𝐹)) β†’ (π‘₯ Β· 𝑦) ∈ ran 𝐹)
5857ralrimivva 3200 . 2 (πœ‘ β†’ βˆ€π‘₯ ∈ ran πΉβˆ€π‘¦ ∈ ran 𝐹(π‘₯ Β· 𝑦) ∈ ran 𝐹)
59 cnring 20966 . . 3 β„‚fld ∈ Ring
6035ringmgp 20061 . . 3 (β„‚fld ∈ Ring β†’ (mulGrpβ€˜β„‚fld) ∈ Mnd)
61 cnfld1 20969 . . . . 5 1 = (1rβ€˜β„‚fld)
6235, 61ringidval 20005 . . . 4 1 = (0gβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld))
6336, 62, 51issubm 18683 . . 3 ((mulGrpβ€˜β„‚fld) ∈ Mnd β†’ (ran 𝐹 ∈ (SubMndβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld)) ↔ (ran 𝐹 βŠ† β„‚ ∧ 1 ∈ ran 𝐹 ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ran πΉβˆ€π‘¦ ∈ ran 𝐹(π‘₯ Β· 𝑦) ∈ ran 𝐹)))
6459, 60, 63mp2b 10 . 2 (ran 𝐹 ∈ (SubMndβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld)) ↔ (ran 𝐹 βŠ† β„‚ ∧ 1 ∈ ran 𝐹 ∧ βˆ€π‘₯ ∈ ran πΉβˆ€π‘¦ ∈ ran 𝐹(π‘₯ Β· 𝑦) ∈ ran 𝐹))
6515, 28, 58, 64syl3anbrc 1343 1 (πœ‘ β†’ ran 𝐹 ∈ (SubMndβ€˜(mulGrpβ€˜β„‚fld)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∧ w3a 1087   = wceq 1541   ∈ wcel 2106  βˆ€wral 3061  Vcvv 3474   βŠ† wss 3948   ↦ cmpt 5231  ran crn 5677  βŸΆwf 6539  β€˜cfv 6543  (class class class)co 7408  β„‚cc 11107  0cc0 11109  1c1 11110   Β· cmul 11114  expce 16004  Basecbs 17143   β†Ύs cress 17172  +gcplusg 17196  Mndcmnd 18624  SubMndcsubmnd 18669  Grpcgrp 18818  SubGrpcsubg 18999  Abelcabl 19648  mulGrpcmgp 19986  Ringcrg 20055  β„‚fldccnfld 20943
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-rep 5285  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-inf2 9635  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187  ax-addf 11188  ax-mulf 11189
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-tp 4633  df-op 4635  df-uni 4909  df-int 4951  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-se 5632  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-isom 6552  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-1st 7974  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-1o 8465  df-er 8702  df-pm 8822  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-sup 9436  df-inf 9437  df-oi 9504  df-card 9933  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-4 12276  df-5 12277  df-6 12278  df-7 12279  df-8 12280  df-9 12281  df-n0 12472  df-z 12558  df-dec 12677  df-uz 12822  df-rp 12974  df-ico 13329  df-fz 13484  df-fzo 13627  df-fl 13756  df-seq 13966  df-exp 14027  df-fac 14233  df-bc 14262  df-hash 14290  df-shft 15013  df-cj 15045  df-re 15046  df-im 15047  df-sqrt 15181  df-abs 15182  df-limsup 15414  df-clim 15431  df-rlim 15432  df-sum 15632  df-ef 16010  df-struct 17079  df-sets 17096  df-slot 17114  df-ndx 17126  df-base 17144  df-ress 17173  df-plusg 17209  df-mulr 17210  df-starv 17211  df-tset 17215  df-ple 17216  df-ds 17218  df-unif 17219  df-0g 17386  df-mgm 18560  df-sgrp 18609  df-mnd 18625  df-submnd 18671  df-grp 18821  df-minusg 18822  df-subg 19002  df-cmn 19649  df-abl 19650  df-mgp 19987  df-ur 20004  df-ring 20057  df-cring 20058  df-cnfld 20944
This theorem is referenced by:  circsubm  26061
  Copyright terms: Public domain W3C validator