MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  mat1ghm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem mat1ghm 22489
Description: There is a group homomorphism from the additive group of a ring to the additive group of the ring of matrices with dimension 1 over this ring. (Contributed by AV, 22-Dec-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
mat1rhmval.k 𝐾 = (Base‘𝑅)
mat1rhmval.a 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
mat1rhmval.b 𝐵 = (Base‘𝐴)
mat1rhmval.o 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸
mat1rhmval.f 𝐹 = (𝑥𝐾 ↦ {⟨𝑂, 𝑥⟩})
Assertion
Ref Expression
mat1ghm ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝐴))
Distinct variable groups:   𝑥,𝐾   𝑥,𝑂   𝑥,𝐸   𝑥,𝑅   𝑥,𝑉   𝑥,𝐵   𝑥,𝐴   𝑥,𝐹

Proof of Theorem mat1ghm
Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑤 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mat1rhmval.k . 2 𝐾 = (Base‘𝑅)
2 mat1rhmval.b . 2 𝐵 = (Base‘𝐴)
3 eqid 2737 . 2 (+g𝑅) = (+g𝑅)
4 eqid 2737 . 2 (+g𝐴) = (+g𝐴)
5 ringgrp 20235 . . 3 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ Grp)
65adantr 480 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝑅 ∈ Grp)
7 snfi 9083 . . 3 {𝐸} ∈ Fin
8 simpl 482 . . 3 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝑅 ∈ Ring)
9 mat1rhmval.a . . . 4 𝐴 = ({𝐸} Mat 𝑅)
109matgrp 22436 . . 3 (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Grp)
117, 8, 10sylancr 587 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐴 ∈ Grp)
12 mat1rhmval.o . . 3 𝑂 = ⟨𝐸, 𝐸
13 mat1rhmval.f . . 3 𝐹 = (𝑥𝐾 ↦ {⟨𝑂, 𝑥⟩})
141, 9, 2, 12, 13mat1f 22488 . 2 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐹:𝐾𝐵)
158adantr 480 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → 𝑅 ∈ Ring)
16 simpr 484 . . . . . . . 8 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐸𝑉)
1716adantr 480 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → 𝐸𝑉)
18 simpl 482 . . . . . . . 8 ((𝑤𝐾𝑦𝐾) → 𝑤𝐾)
1918adantl 481 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → 𝑤𝐾)
201, 9, 2, 12, 13mat1rhmelval 22486 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑤𝐾) → (𝐸(𝐹𝑤)𝐸) = 𝑤)
2115, 17, 19, 20syl3anc 1373 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸(𝐹𝑤)𝐸) = 𝑤)
22 simpr 484 . . . . . . . 8 ((𝑤𝐾𝑦𝐾) → 𝑦𝐾)
2322adantl 481 . . . . . . 7 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → 𝑦𝐾)
241, 9, 2, 12, 13mat1rhmelval 22486 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑦𝐾) → (𝐸(𝐹𝑦)𝐸) = 𝑦)
2515, 17, 23, 24syl3anc 1373 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸(𝐹𝑦)𝐸) = 𝑦)
2621, 25oveq12d 7449 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → ((𝐸(𝐹𝑤)𝐸)(+g𝑅)(𝐸(𝐹𝑦)𝐸)) = (𝑤(+g𝑅)𝑦))
271, 9, 2, 12, 13mat1rhmcl 22487 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑤𝐾) → (𝐹𝑤) ∈ 𝐵)
2815, 17, 19, 27syl3anc 1373 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐹𝑤) ∈ 𝐵)
291, 9, 2, 12, 13mat1rhmcl 22487 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉𝑦𝐾) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐵)
3015, 17, 23, 29syl3anc 1373 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐹𝑦) ∈ 𝐵)
31 snidg 4660 . . . . . . . . 9 (𝐸𝑉𝐸 ∈ {𝐸})
3231, 31jca 511 . . . . . . . 8 (𝐸𝑉 → (𝐸 ∈ {𝐸} ∧ 𝐸 ∈ {𝐸}))
3332adantl 481 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → (𝐸 ∈ {𝐸} ∧ 𝐸 ∈ {𝐸}))
3433adantr 480 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸 ∈ {𝐸} ∧ 𝐸 ∈ {𝐸}))
359, 2, 4, 3matplusgcell 22439 . . . . . 6 ((((𝐹𝑤) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐵) ∧ (𝐸 ∈ {𝐸} ∧ 𝐸 ∈ {𝐸})) → (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸) = ((𝐸(𝐹𝑤)𝐸)(+g𝑅)(𝐸(𝐹𝑦)𝐸)))
3628, 30, 34, 35syl21anc 838 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸) = ((𝐸(𝐹𝑤)𝐸)(+g𝑅)(𝐸(𝐹𝑦)𝐸)))
371, 3ringacl 20275 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑤𝐾𝑦𝐾) → (𝑤(+g𝑅)𝑦) ∈ 𝐾)
3815, 19, 23, 37syl3anc 1373 . . . . . 6 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝑤(+g𝑅)𝑦) ∈ 𝐾)
391, 9, 2, 12, 13mat1rhmelval 22486 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉 ∧ (𝑤(+g𝑅)𝑦) ∈ 𝐾) → (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝑤(+g𝑅)𝑦))
4015, 17, 38, 39syl3anc 1373 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝑤(+g𝑅)𝑦))
4126, 36, 403eqtr4rd 2788 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸))
42 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑖 = 𝐸 → (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗))
43 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑖 = 𝐸 → (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗))
4442, 43eqeq12d 2753 . . . . . . 7 (𝑖 = 𝐸 → ((𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) ↔ (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗)))
45 oveq2 7439 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝐸 → (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸))
46 oveq2 7439 . . . . . . . 8 (𝑗 = 𝐸 → (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸))
4745, 46eqeq12d 2753 . . . . . . 7 (𝑗 = 𝐸 → ((𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) ↔ (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸)))
4844, 472ralsng 4678 . . . . . 6 ((𝐸𝑉𝐸𝑉) → (∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) ↔ (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸)))
4916, 16, 48syl2anc 584 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → (∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) ↔ (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸)))
5049adantr 480 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗) ↔ (𝐸(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝐸) = (𝐸((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝐸)))
5141, 50mpbird 257 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → ∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗))
521, 9, 2, 12, 13mat1rhmcl 22487 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉 ∧ (𝑤(+g𝑅)𝑦) ∈ 𝐾) → (𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) ∈ 𝐵)
5315, 17, 38, 52syl3anc 1373 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) ∈ 𝐵)
549matring 22449 . . . . . . 7 (({𝐸} ∈ Fin ∧ 𝑅 ∈ Ring) → 𝐴 ∈ Ring)
557, 8, 54sylancr 587 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐴 ∈ Ring)
5655adantr 480 . . . . 5 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → 𝐴 ∈ Ring)
572, 4ringacl 20275 . . . . 5 ((𝐴 ∈ Ring ∧ (𝐹𝑤) ∈ 𝐵 ∧ (𝐹𝑦) ∈ 𝐵) → ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵)
5856, 28, 30, 57syl3anc 1373 . . . 4 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵)
599, 2eqmat 22430 . . . 4 (((𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) ∈ 𝐵 ∧ ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)) ∈ 𝐵) → ((𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) = ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)) ↔ ∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗)))
6053, 58, 59syl2anc 584 . . 3 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → ((𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) = ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)) ↔ ∀𝑖 ∈ {𝐸}∀𝑗 ∈ {𝐸} (𝑖(𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦))𝑗) = (𝑖((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦))𝑗)))
6151, 60mpbird 257 . 2 (((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) ∧ (𝑤𝐾𝑦𝐾)) → (𝐹‘(𝑤(+g𝑅)𝑦)) = ((𝐹𝑤)(+g𝐴)(𝐹𝑦)))
621, 2, 3, 4, 6, 11, 14, 61isghmd 19243 1 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝐸𝑉) → 𝐹 ∈ (𝑅 GrpHom 𝐴))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wral 3061  {csn 4626  cop 4632  cmpt 5225  cfv 6561  (class class class)co 7431  Fincfn 8985  Basecbs 17247  +gcplusg 17297  Grpcgrp 18951   GrpHom cghm 19230  Ringcrg 20230   Mat cmat 22411
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-rep 5279  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-tp 4631  df-op 4633  df-ot 4635  df-uni 4908  df-int 4947  df-iun 4993  df-iin 4994  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-isom 6570  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-of 7697  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-supp 8186  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-1o 8506  df-2o 8507  df-er 8745  df-map 8868  df-ixp 8938  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-fin 8989  df-fsupp 9402  df-sup 9482  df-oi 9550  df-card 9979  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-2 12329  df-3 12330  df-4 12331  df-5 12332  df-6 12333  df-7 12334  df-8 12335  df-9 12336  df-n0 12527  df-z 12614  df-dec 12734  df-uz 12879  df-fz 13548  df-fzo 13695  df-seq 14043  df-hash 14370  df-struct 17184  df-sets 17201  df-slot 17219  df-ndx 17231  df-base 17248  df-ress 17275  df-plusg 17310  df-mulr 17311  df-sca 17313  df-vsca 17314  df-ip 17315  df-tset 17316  df-ple 17317  df-ds 17319  df-hom 17321  df-cco 17322  df-0g 17486  df-gsum 17487  df-prds 17492  df-pws 17494  df-mre 17629  df-mrc 17630  df-acs 17632  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-mhm 18796  df-submnd 18797  df-grp 18954  df-minusg 18955  df-sbg 18956  df-mulg 19086  df-subg 19141  df-ghm 19231  df-cntz 19335  df-cmn 19800  df-abl 19801  df-mgp 20138  df-rng 20150  df-ur 20179  df-ring 20232  df-subrg 20570  df-lmod 20860  df-lss 20930  df-sra 21172  df-rgmod 21173  df-dsmm 21752  df-frlm 21767  df-mamu 22395  df-mat 22412
This theorem is referenced by:  mat1rhm  22491
  Copyright terms: Public domain W3C validator