Metamath Proof Explorer < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  islmhm2 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem islmhm2 19807
 Description: A one-equation proof of linearity of a left module homomorphism, similar to df-lss 19701. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Oct-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
islmhm2.b 𝐵 = (Base‘𝑆)
islmhm2.c 𝐶 = (Base‘𝑇)
islmhm2.k 𝐾 = (Scalar‘𝑆)
islmhm2.l 𝐿 = (Scalar‘𝑇)
islmhm2.e 𝐸 = (Base‘𝐾)
islmhm2.p + = (+g𝑆)
islmhm2.q = (+g𝑇)
islmhm2.m · = ( ·𝑠𝑆)
islmhm2.n × = ( ·𝑠𝑇)
Assertion
Ref Expression
islmhm2 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))))
Distinct variable groups:   𝑥,𝑦,𝑧,   𝑥,𝐵,𝑦,𝑧   𝑥,𝐶,𝑦,𝑧   𝑥,𝐸,𝑦,𝑧   𝑥,𝐹,𝑦,𝑧   𝑥, + ,𝑦,𝑧   𝑥,𝐾,𝑦,𝑧   𝑥,𝐿,𝑦,𝑧   𝑥,𝑆,𝑦,𝑧   𝑥,𝑇,𝑦,𝑧   𝑥, · ,𝑧   𝑥, × ,𝑧
Allowed substitution hints:   · (𝑦)   × (𝑦)

Proof of Theorem islmhm2
StepHypRef Expression
1 islmhm2.b . . . . 5 𝐵 = (Base‘𝑆)
2 islmhm2.c . . . . 5 𝐶 = (Base‘𝑇)
31, 2lmhmf 19803 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹:𝐵𝐶)
4 islmhm2.k . . . . 5 𝐾 = (Scalar‘𝑆)
5 islmhm2.l . . . . 5 𝐿 = (Scalar‘𝑇)
64, 5lmhmsca 19799 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐿 = 𝐾)
7 lmghm 19800 . . . . . . . 8 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
87adantr 484 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
9 lmhmlmod1 19802 . . . . . . . . 9 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → 𝑆 ∈ LMod)
109adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
11 simpr1 1191 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑥𝐸)
12 simpr2 1192 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦𝐵)
13 islmhm2.m . . . . . . . . 9 · = ( ·𝑠𝑆)
14 islmhm2.e . . . . . . . . 9 𝐸 = (Base‘𝐾)
151, 4, 13, 14lmodvscl 19648 . . . . . . . 8 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑥𝐸𝑦𝐵) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
1610, 11, 12, 15syl3anc 1368 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
17 simpr3 1193 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑧𝐵)
18 islmhm2.p . . . . . . . 8 + = (+g𝑆)
19 islmhm2.q . . . . . . . 8 = (+g𝑇)
201, 18, 19ghmlin 18359 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵𝑧𝐵) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)))
218, 16, 17, 20syl3anc 1368 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)))
22 islmhm2.n . . . . . . . . 9 × = ( ·𝑠𝑇)
234, 14, 1, 13, 22lmhmlin 19804 . . . . . . . 8 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ 𝑥𝐸𝑦𝐵) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
24233adant3r3 1181 . . . . . . 7 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
2524oveq1d 7151 . . . . . 6 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
2621, 25eqtrd 2833 . . . . 5 ((𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
2726ralrimivvva 3157 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
283, 6, 273jca 1125 . . 3 (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) → (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
2928adantl 485 . 2 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇)) → (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
30 lmodgrp 19638 . . . . . 6 (𝑆 ∈ LMod → 𝑆 ∈ Grp)
31 lmodgrp 19638 . . . . . 6 (𝑇 ∈ LMod → 𝑇 ∈ Grp)
3230, 31anim12i 615 . . . . 5 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp))
3332adantr 484 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp))
34 simpr1 1191 . . . . 5 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹:𝐵𝐶)
354lmodring 19639 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ LMod → 𝐾 ∈ Ring)
3635ad2antrr 725 . . . . . . . . 9 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → 𝐾 ∈ Ring)
37 eqid 2798 . . . . . . . . . 10 (1r𝐾) = (1r𝐾)
3814, 37ringidcl 19318 . . . . . . . . 9 (𝐾 ∈ Ring → (1r𝐾) ∈ 𝐸)
39 oveq1 7143 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝑥 · 𝑦) = ((1r𝐾) · 𝑦))
4039fvoveq1d 7158 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)))
41 oveq1 7143 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 = (1r𝐾) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) = ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)))
4241oveq1d 7151 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = (1r𝐾) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))
4340, 42eqeq12d 2814 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = (1r𝐾) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
44432ralbidv 3164 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = (1r𝐾) → (∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
4544rspcv 3566 . . . . . . . . 9 ((1r𝐾) ∈ 𝐸 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
4636, 38, 453syl 18 . . . . . . . 8 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧))))
47 simplll 774 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
48 simprl 770 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑦𝐵)
491, 4, 13, 37lmodvs1 19659 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑦𝐵) → ((1r𝐾) · 𝑦) = 𝑦)
5047, 48, 49syl2anc 587 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐾) · 𝑦) = 𝑦)
5150fvoveq1d 7158 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)))
52 simplrr 777 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐿 = 𝐾)
5352fveq2d 6650 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (1r𝐿) = (1r𝐾))
5453oveq1d 7151 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)))
55 simpllr 775 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝑇 ∈ LMod)
56 simplrl 776 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → 𝐹:𝐵𝐶)
5756, 48ffvelrnd 6830 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐶)
58 eqid 2798 . . . . . . . . . . . . . 14 (1r𝐿) = (1r𝐿)
592, 5, 22, 58lmodvs1 19659 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇 ∈ LMod ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐶) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6055, 57, 59syl2anc 587 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐿) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6154, 60eqtr3d 2835 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) = (𝐹𝑦))
6261oveq1d 7151 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))
6351, 62eqeq12d 2814 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) ∧ (𝑦𝐵𝑧𝐵)) → ((𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
64632ralbidva 3163 . . . . . . . 8 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(((1r𝐾) · 𝑦) + 𝑧)) = (((1r𝐾) × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
6546, 64sylibd 242 . . . . . . 7 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾)) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
6665exp32 424 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))))
67663imp2 1346 . . . . 5 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))
6834, 67jca 515 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹:𝐵𝐶 ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧))))
691, 2, 18, 19isghm 18354 . . . 4 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ↔ ((𝑆 ∈ Grp ∧ 𝑇 ∈ Grp) ∧ (𝐹:𝐵𝐶 ∧ ∀𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘(𝑦 + 𝑧)) = ((𝐹𝑦) (𝐹𝑧)))))
7033, 68, 69sylanbrc 586 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇))
71 simpr2 1192 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐿 = 𝐾)
72 eqid 2798 . . . . . 6 (0g𝑆) = (0g𝑆)
73 eqid 2798 . . . . . 6 (0g𝑇) = (0g𝑇)
7472, 73ghmid 18360 . . . . 5 (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
7570, 74syl 17 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
7630ad3antrrr 729 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑆 ∈ Grp)
771, 72grpidcl 18127 . . . . . . . . . 10 (𝑆 ∈ Grp → (0g𝑆) ∈ 𝐵)
78 oveq2 7144 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝑥 · 𝑦) + 𝑧) = ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)))
7978fveq2d 6650 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (0g𝑆) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))))
80 fveq2 6646 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑧 = (0g𝑆) → (𝐹𝑧) = (𝐹‘(0g𝑆)))
8180oveq2d 7152 . . . . . . . . . . . 12 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))))
8279, 81eqeq12d 2814 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = (0g𝑆) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) ↔ (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
8382rspcv 3566 . . . . . . . . . 10 ((0g𝑆) ∈ 𝐵 → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
8476, 77, 833syl 18 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆)))))
85 simplll 774 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑆 ∈ LMod)
86 simprl 770 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑥𝐸)
87 simprr 772 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑦𝐵)
8885, 86, 87, 15syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵)
891, 18, 72grprid 18130 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑆 ∈ Grp ∧ (𝑥 · 𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)) = (𝑥 · 𝑦))
9076, 88, 89syl2anc 587 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆)) = (𝑥 · 𝑦))
9190fveq2d 6650 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)))
92 simplr3 1214 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))
9392oveq2d 7152 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)))
94 simpllr 775 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑇 ∈ LMod)
9594, 31syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑇 ∈ Grp)
96 simplr2 1213 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝐿 = 𝐾)
9796fveq2d 6650 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (Base‘𝐿) = (Base‘𝐾))
9897, 14eqtr4di 2851 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (Base‘𝐿) = 𝐸)
9986, 98eleqtrrd 2893 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝑥 ∈ (Base‘𝐿))
100 simplr1 1212 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → 𝐹:𝐵𝐶)
101100, 87ffvelrnd 6830 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐶)
102 eqid 2798 . . . . . . . . . . . . . 14 (Base‘𝐿) = (Base‘𝐿)
1032, 5, 22, 102lmodvscl 19648 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑇 ∈ LMod ∧ 𝑥 ∈ (Base‘𝐿) ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐶) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶)
10494, 99, 101, 103syl3anc 1368 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶)
1052, 19, 73grprid 18130 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑇 ∈ Grp ∧ (𝑥 × (𝐹𝑦)) ∈ 𝐶) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
10695, 104, 105syl2anc 587 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (0g𝑇)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
10793, 106eqtrd 2833 . . . . . . . . . 10 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
10891, 107eqeq12d 2814 . . . . . . . . 9 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → ((𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + (0g𝑆))) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹‘(0g𝑆))) ↔ (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
10984, 108sylibd 242 . . . . . . . 8 ((((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) ∧ (𝑥𝐸𝑦𝐵)) → (∀𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
110109ralimdvva 3146 . . . . . . 7 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ (𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇))) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
1111103exp2 1351 . . . . . 6 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))))
112111com45 97 . . . . 5 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹:𝐵𝐶 → (𝐿 = 𝐾 → (∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)) → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))))
1131123imp2 1346 . . . 4 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ((𝐹‘(0g𝑆)) = (0g𝑇) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦))))
11475, 113mpd 15 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))
1154, 5, 14, 1, 13, 22islmhm3 19797 . . . 4 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))
116115adantr 484 . . 3 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹 ∈ (𝑆 GrpHom 𝑇) ∧ 𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵 (𝐹‘(𝑥 · 𝑦)) = (𝑥 × (𝐹𝑦)))))
11770, 71, 114, 116mpbir3and 1339 . 2 (((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) ∧ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))) → 𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇))
11829, 117impbida 800 1 ((𝑆 ∈ LMod ∧ 𝑇 ∈ LMod) → (𝐹 ∈ (𝑆 LMHom 𝑇) ↔ (𝐹:𝐵𝐶𝐿 = 𝐾 ∧ ∀𝑥𝐸𝑦𝐵𝑧𝐵 (𝐹‘((𝑥 · 𝑦) + 𝑧)) = ((𝑥 × (𝐹𝑦)) (𝐹𝑧)))))
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   ∧ w3a 1084   = wceq 1538   ∈ wcel 2111  ∀wral 3106  ⟶wf 6321  ‘cfv 6325  (class class class)co 7136  Basecbs 16478  +gcplusg 16560  Scalarcsca 16563   ·𝑠 cvsca 16564  0gc0g 16708  Grpcgrp 18098   GrpHom cghm 18351  1rcur 19248  Ringcrg 19294  LModclmod 19631   LMHom clmhm 19788 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2770  ax-rep 5155  ax-sep 5168  ax-nul 5175  ax-pow 5232  ax-pr 5296  ax-un 7444  ax-cnex 10585  ax-resscn 10586  ax-1cn 10587  ax-icn 10588  ax-addcl 10589  ax-addrcl 10590  ax-mulcl 10591  ax-mulrcl 10592  ax-mulcom 10593  ax-addass 10594  ax-mulass 10595  ax-distr 10596  ax-i2m1 10597  ax-1ne0 10598  ax-1rid 10599  ax-rnegex 10600  ax-rrecex 10601  ax-cnre 10602  ax-pre-lttri 10603  ax-pre-lttrn 10604  ax-pre-ltadd 10605  ax-pre-mulgt0 10606 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 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4884  df-br 5032  df-opab 5094  df-mpt 5112  df-tr 5138  df-id 5426  df-eprel 5431  df-po 5439  df-so 5440  df-fr 5479  df-we 5481  df-xp 5526  df-rel 5527  df-cnv 5528  df-co 5529  df-dm 5530  df-rn 5531  df-res 5532  df-ima 5533  df-pred 6117  df-ord 6163  df-on 6164  df-lim 6165  df-suc 6166  df-iota 6284  df-fun 6327  df-fn 6328  df-f 6329  df-f1 6330  df-fo 6331  df-f1o 6332  df-fv 6333  df-riota 7094  df-ov 7139  df-oprab 7140  df-mpo 7141  df-om 7564  df-wrecs 7933  df-recs 7994  df-rdg 8032  df-er 8275  df-en 8496  df-dom 8497  df-sdom 8498  df-pnf 10669  df-mnf 10670  df-xr 10671  df-ltxr 10672  df-le 10673  df-sub 10864  df-neg 10865  df-nn 11629  df-2 11691  df-ndx 16481  df-slot 16482  df-base 16484  df-sets 16485  df-plusg 16573  df-0g 16710  df-mgm 17847  df-sgrp 17896  df-mnd 17907  df-grp 18101  df-ghm 18352  df-mgp 19237  df-ur 19249  df-ring 19296  df-lmod 19633  df-lmhm 19791 This theorem is referenced by:  isphld  20348
 Copyright terms: Public domain W3C validator