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

Theorem expghm 20198
Description: Exponentiation is a group homomorphism from addition to multiplication. (Contributed by Mario Carneiro, 18-Jun-2015.) (Revised by AV, 10-Jun-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
expghm.m 𝑀 = (mulGrp‘ℂfld)
expghm.u 𝑈 = (𝑀s (ℂ ∖ {0}))
Assertion
Ref Expression
expghm ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)) ∈ (ℤring GrpHom 𝑈))
Distinct variable group:   𝑥,𝐴
Allowed substitution hints:   𝑈(𝑥)   𝑀(𝑥)

Proof of Theorem expghm
Dummy variables 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 expclzlem 13460 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0 ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝐴𝑥) ∈ (ℂ ∖ {0}))
213expa 1115 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝐴𝑥) ∈ (ℂ ∖ {0}))
32fmpttd 6872 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)):ℤ⟶(ℂ ∖ {0}))
4 expaddz 13480 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ)) → (𝐴↑(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐴𝑦) · (𝐴𝑧)))
5 zaddcl 12021 . . . . . 6 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (𝑦 + 𝑧) ∈ ℤ)
65adantl 485 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ)) → (𝑦 + 𝑧) ∈ ℤ)
7 oveq2 7159 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑦 + 𝑧) → (𝐴𝑥) = (𝐴↑(𝑦 + 𝑧)))
8 eqid 2824 . . . . . 6 (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)) = (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))
9 ovex 7184 . . . . . 6 (𝐴↑(𝑦 + 𝑧)) ∈ V
107, 8, 9fvmpt 6761 . . . . 5 ((𝑦 + 𝑧) ∈ ℤ → ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (𝐴↑(𝑦 + 𝑧)))
116, 10syl 17 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ)) → ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (𝐴↑(𝑦 + 𝑧)))
12 oveq2 7159 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴𝑥) = (𝐴𝑦))
13 ovex 7184 . . . . . . 7 (𝐴𝑦) ∈ V
1412, 8, 13fvmpt 6761 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℤ → ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) = (𝐴𝑦))
15 oveq2 7159 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑧 → (𝐴𝑥) = (𝐴𝑧))
16 ovex 7184 . . . . . . 7 (𝐴𝑧) ∈ V
1715, 8, 16fvmpt 6761 . . . . . 6 (𝑧 ∈ ℤ → ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧) = (𝐴𝑧))
1814, 17oveqan12d 7170 . . . . 5 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ) → (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧)) = ((𝐴𝑦) · (𝐴𝑧)))
1918adantl 485 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ)) → (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧)) = ((𝐴𝑦) · (𝐴𝑧)))
204, 11, 193eqtr4d 2869 . . 3 (((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑧 ∈ ℤ)) → ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧)))
2120ralrimivva 3186 . 2 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → ∀𝑦 ∈ ℤ ∀𝑧 ∈ ℤ ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧)))
22 zringgrp 20177 . . . 4 ring ∈ Grp
23 cnring 20122 . . . . 5 fld ∈ Ring
24 cnfldbas 20104 . . . . . . 7 ℂ = (Base‘ℂfld)
25 cnfld0 20124 . . . . . . 7 0 = (0g‘ℂfld)
26 cndrng 20129 . . . . . . 7 fld ∈ DivRing
2724, 25, 26drngui 19510 . . . . . 6 (ℂ ∖ {0}) = (Unit‘ℂfld)
28 expghm.u . . . . . . 7 𝑈 = (𝑀s (ℂ ∖ {0}))
29 expghm.m . . . . . . . 8 𝑀 = (mulGrp‘ℂfld)
3029oveq1i 7161 . . . . . . 7 (𝑀s (ℂ ∖ {0})) = ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (ℂ ∖ {0}))
3128, 30eqtri 2847 . . . . . 6 𝑈 = ((mulGrp‘ℂfld) ↾s (ℂ ∖ {0}))
3227, 31unitgrp 19422 . . . . 5 (ℂfld ∈ Ring → 𝑈 ∈ Grp)
3323, 32ax-mp 5 . . . 4 𝑈 ∈ Grp
3422, 33pm3.2i 474 . . 3 (ℤring ∈ Grp ∧ 𝑈 ∈ Grp)
35 zringbas 20178 . . . 4 ℤ = (Base‘ℤring)
36 difss 4094 . . . . 5 (ℂ ∖ {0}) ⊆ ℂ
3729, 24mgpbas 19247 . . . . . 6 ℂ = (Base‘𝑀)
3828, 37ressbas2 16557 . . . . 5 ((ℂ ∖ {0}) ⊆ ℂ → (ℂ ∖ {0}) = (Base‘𝑈))
3936, 38ax-mp 5 . . . 4 (ℂ ∖ {0}) = (Base‘𝑈)
40 zringplusg 20179 . . . 4 + = (+g‘ℤring)
4127fvexi 6677 . . . . 5 (ℂ ∖ {0}) ∈ V
42 cnfldmul 20106 . . . . . . 7 · = (.r‘ℂfld)
4329, 42mgpplusg 19245 . . . . . 6 · = (+g𝑀)
4428, 43ressplusg 16614 . . . . 5 ((ℂ ∖ {0}) ∈ V → · = (+g𝑈))
4541, 44ax-mp 5 . . . 4 · = (+g𝑈)
4635, 39, 40, 45isghm 18360 . . 3 ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)) ∈ (ℤring GrpHom 𝑈) ↔ ((ℤring ∈ Grp ∧ 𝑈 ∈ Grp) ∧ ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)):ℤ⟶(ℂ ∖ {0}) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ ∀𝑧 ∈ ℤ ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧)))))
4734, 46mpbiran 708 . 2 ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)) ∈ (ℤring GrpHom 𝑈) ↔ ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)):ℤ⟶(ℂ ∖ {0}) ∧ ∀𝑦 ∈ ℤ ∀𝑧 ∈ ℤ ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘(𝑦 + 𝑧)) = (((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑦) · ((𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥))‘𝑧))))
483, 21, 47sylanbrc 586 1 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝐴 ≠ 0) → (𝑥 ∈ ℤ ↦ (𝐴𝑥)) ∈ (ℤring GrpHom 𝑈))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 399   = wceq 1538  wcel 2115  wne 3014  wral 3133  Vcvv 3480  cdif 3916  wss 3919  {csn 4550  cmpt 5133  wf 6341  cfv 6345  (class class class)co 7151  cc 10535  0cc0 10537   + caddc 10540   · cmul 10542  cz 11980  cexp 13436  Basecbs 16485  s cress 16486  +gcplusg 16567  Grpcgrp 18105   GrpHom cghm 18357  mulGrpcmgp 19241  Ringcrg 19299  Unitcui 19394  fldccnfld 20100  ringzring 20172
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 1912  ax-6 1971  ax-7 2016  ax-8 2117  ax-9 2125  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2179  ax-ext 2796  ax-rep 5177  ax-sep 5190  ax-nul 5197  ax-pow 5254  ax-pr 5318  ax-un 7457  ax-cnex 10593  ax-resscn 10594  ax-1cn 10595  ax-icn 10596  ax-addcl 10597  ax-addrcl 10598  ax-mulcl 10599  ax-mulrcl 10600  ax-mulcom 10601  ax-addass 10602  ax-mulass 10603  ax-distr 10604  ax-i2m1 10605  ax-1ne0 10606  ax-1rid 10607  ax-rnegex 10608  ax-rrecex 10609  ax-cnre 10610  ax-pre-lttri 10611  ax-pre-lttrn 10612  ax-pre-ltadd 10613  ax-pre-mulgt0 10614  ax-addf 10616  ax-mulf 10617
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2071  df-mo 2624  df-eu 2655  df-clab 2803  df-cleq 2817  df-clel 2896  df-nfc 2964  df-ne 3015  df-nel 3119  df-ral 3138  df-rex 3139  df-reu 3140  df-rmo 3141  df-rab 3142  df-v 3482  df-sbc 3759  df-csb 3867  df-dif 3922  df-un 3924  df-in 3926  df-ss 3936  df-pss 3938  df-nul 4277  df-if 4451  df-pw 4524  df-sn 4551  df-pr 4553  df-tp 4555  df-op 4557  df-uni 4825  df-int 4863  df-iun 4907  df-br 5054  df-opab 5116  df-mpt 5134  df-tr 5160  df-id 5448  df-eprel 5453  df-po 5462  df-so 5463  df-fr 5502  df-we 5504  df-xp 5549  df-rel 5550  df-cnv 5551  df-co 5552  df-dm 5553  df-rn 5554  df-res 5555  df-ima 5556  df-pred 6137  df-ord 6183  df-on 6184  df-lim 6185  df-suc 6186  df-iota 6304  df-fun 6347  df-fn 6348  df-f 6349  df-f1 6350  df-fo 6351  df-f1o 6352  df-fv 6353  df-riota 7109  df-ov 7154  df-oprab 7155  df-mpo 7156  df-om 7577  df-1st 7686  df-2nd 7687  df-tpos 7890  df-wrecs 7945  df-recs 8006  df-rdg 8044  df-1o 8100  df-oadd 8104  df-er 8287  df-en 8508  df-dom 8509  df-sdom 8510  df-fin 8511  df-pnf 10677  df-mnf 10678  df-xr 10679  df-ltxr 10680  df-le 10681  df-sub 10872  df-neg 10873  df-div 11298  df-nn 11637  df-2 11699  df-3 11700  df-4 11701  df-5 11702  df-6 11703  df-7 11704  df-8 11705  df-9 11706  df-n0 11897  df-z 11981  df-dec 12098  df-uz 12243  df-fz 12897  df-seq 13376  df-exp 13437  df-struct 16487  df-ndx 16488  df-slot 16489  df-base 16491  df-sets 16492  df-ress 16493  df-plusg 16580  df-mulr 16581  df-starv 16582  df-tset 16586  df-ple 16587  df-ds 16589  df-unif 16590  df-0g 16717  df-mgm 17854  df-sgrp 17903  df-mnd 17914  df-grp 18108  df-minusg 18109  df-subg 18278  df-ghm 18358  df-cmn 18910  df-mgp 19242  df-ur 19254  df-ring 19301  df-cring 19302  df-oppr 19378  df-dvdsr 19396  df-unit 19397  df-invr 19427  df-dvr 19438  df-drng 19506  df-subrg 19535  df-cnfld 20101  df-zring 20173
This theorem is referenced by:  lgseisenlem4  25971
  Copyright terms: Public domain W3C validator