Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lmodvslmhm Structured version   Visualization version   GIF version
Theorem lmodvslmhm 32202
Description: Scalar multiplication in a left module by a fixed element is a group homomorphism. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Jun-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
lmodvslmhm.v 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
lmodvslmhm.f 𝐹 = (Scalarβ€˜π‘Š)
lmodvslmhm.s Β· = ( ·𝑠 β€˜π‘Š)
lmodvslmhm.k 𝐾 = (Baseβ€˜πΉ)
Assertion
Ref Expression
lmodvslmhm ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)) ∈ (𝐹 GrpHom π‘Š))
Distinct variable groups:   π‘₯, Β·   π‘₯,𝐹   π‘₯,𝐾   π‘₯,𝑉   π‘₯,π‘Š   π‘₯,π‘Œ
Proof of Theorem lmodvslmhm
Dummy variables 𝑖 𝑗 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 lmodvslmhm.k . 2 𝐾 = (Baseβ€˜πΉ)
2 lmodvslmhm.v . 2 𝑉 = (Baseβ€˜π‘Š)
3 eqid 2733 . 2 (+gβ€˜πΉ) = (+gβ€˜πΉ)
4 eqid 2733 . 2 (+gβ€˜π‘Š) = (+gβ€˜π‘Š)
5 lmodvslmhm.f . . . 4 𝐹 = (Scalarβ€˜π‘Š)
65lmodfgrp 20480 . . 3 (π‘Š ∈ LMod β†’ 𝐹 ∈ Grp)
76adantr 482 . 2 ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ 𝐹 ∈ Grp)
8 lmodgrp 20478 . . 3 (π‘Š ∈ LMod β†’ π‘Š ∈ Grp)
98adantr 482 . 2 ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ π‘Š ∈ Grp)
10 lmodvslmhm.s . . . . . 6 Β· = ( ·𝑠 β€˜π‘Š)
112, 5, 10, 1lmodvscl 20489 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘₯ ∈ 𝐾 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) ∈ 𝑉)
12113expa 1119 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) ∈ 𝑉)
1312an32s 651 . . 3 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ π‘₯ ∈ 𝐾) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) ∈ 𝑉)
14 eqid 2733 . . 3 (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)) = (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))
1513, 14fmptd 7114 . 2 ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)):πΎβŸΆπ‘‰)
16 simpll 766 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ π‘Š ∈ LMod)
17 simprl 770 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ 𝑖 ∈ 𝐾)
18 simprr 772 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ 𝑗 ∈ 𝐾)
19 simplr 768 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ π‘Œ ∈ 𝑉)
202, 4, 5, 10, 1, 3lmodvsdir 20496 . . . 4 ((π‘Š ∈ LMod ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾 ∧ π‘Œ ∈ 𝑉)) β†’ ((𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) Β· π‘Œ) = ((𝑖 Β· π‘Œ)(+gβ€˜π‘Š)(𝑗 Β· π‘Œ)))
2116, 17, 18, 19, 20syl13anc 1373 . . 3 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) Β· π‘Œ) = ((𝑖 Β· π‘Œ)(+gβ€˜π‘Š)(𝑗 Β· π‘Œ)))
2214a1i 11 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)) = (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)))
23 simpr 486 . . . . 5 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗)) β†’ π‘₯ = (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗))
2423oveq1d 7424 . . . 4 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗)) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) = ((𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) Β· π‘Œ))
255, 1, 3lmodacl 20483 . . . . . 6 ((π‘Š ∈ LMod ∧ 𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾) β†’ (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) ∈ 𝐾)
26253expb 1121 . . . . 5 ((π‘Š ∈ LMod ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) ∈ 𝐾)
2726adantlr 714 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) ∈ 𝐾)
28 ovexd 7444 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) Β· π‘Œ) ∈ V)
2922, 24, 27, 28fvmptd 7006 . . 3 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜(𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗)) = ((𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗) Β· π‘Œ))
30 simpr 486 . . . . . 6 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = 𝑖) β†’ π‘₯ = 𝑖)
3130oveq1d 7424 . . . . 5 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = 𝑖) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) = (𝑖 Β· π‘Œ))
32 ovexd 7444 . . . . 5 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (𝑖 Β· π‘Œ) ∈ V)
3322, 31, 17, 32fvmptd 7006 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘–) = (𝑖 Β· π‘Œ))
34 simpr 486 . . . . . 6 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = 𝑗) β†’ π‘₯ = 𝑗)
3534oveq1d 7424 . . . . 5 ((((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) ∧ π‘₯ = 𝑗) β†’ (π‘₯ Β· π‘Œ) = (𝑗 Β· π‘Œ))
36 ovexd 7444 . . . . 5 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (𝑗 Β· π‘Œ) ∈ V)
3722, 35, 18, 36fvmptd 7006 . . . 4 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘—) = (𝑗 Β· π‘Œ))
3833, 37oveq12d 7427 . . 3 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ (((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘–)(+gβ€˜π‘Š)((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘—)) = ((𝑖 Β· π‘Œ)(+gβ€˜π‘Š)(𝑗 Β· π‘Œ)))
3921, 29, 383eqtr4d 2783 . 2 (((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) ∧ (𝑖 ∈ 𝐾 ∧ 𝑗 ∈ 𝐾)) β†’ ((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜(𝑖(+gβ€˜πΉ)𝑗)) = (((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘–)(+gβ€˜π‘Š)((π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ))β€˜π‘—)))
401, 2, 3, 4, 7, 9, 15, 39isghmd 19101 1 ((π‘Š ∈ LMod ∧ π‘Œ ∈ 𝑉) β†’ (π‘₯ ∈ 𝐾 ↦ (π‘₯ Β· π‘Œ)) ∈ (𝐹 GrpHom π‘Š))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   β†’ wi 4   ∧ wa 397   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  Vcvv 3475   ↦ cmpt 5232  β€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  Basecbs 17144  +gcplusg 17197  Scalarcsca 17200   ·𝑠 cvsca 17201  Grpcgrp 18819   GrpHom cghm 19089  LModclmod 20471
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-rep 5286  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-ral 3063  df-rex 3072  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-id 5575  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-mgm 18561  df-sgrp 18610  df-mnd 18626  df-grp 18822  df-ghm 19090  df-ring 20058  df-lmod 20473
This theorem is referenced by:  gsumvsmul1  32203
  Copyright terms: Public domain W3C validator