Theorem mhmima 18940

Description: The homomorphic image of a submonoid is a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro, 10-Mar-2015.) (Proof shortened by AV, 8-Mar-2025.)

Assertion

Ref	Expression
mhmima	⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹 “ 𝑋) ∈ (SubMnd‘𝑁))

Proof of Theorem mhmima

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		imassrn 6071	. . 3 ⊢ (𝐹 “ 𝑋) ⊆ ran 𝐹
2		eqid 2762	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
3		eqid 2762	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑁) = (Base‘𝑁)
4	2, 3	mhmf 18903	. . . . 5 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) → 𝐹:(Base‘𝑀)⟶(Base‘𝑁))
5	4	adantr 486	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝐹:(Base‘𝑀)⟶(Base‘𝑁))
6	5	frnd 6715	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑁))
7	1, 6	sstrid 3945	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹 “ 𝑋) ⊆ (Base‘𝑁))
8		eqid 2762	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑀) = (0g‘𝑀)
9		eqid 2762	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑁) = (0g‘𝑁)
10	8, 9	mhm0 18908	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) → (𝐹‘(0g‘𝑀)) = (0g‘𝑁))
11	10	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹‘(0g‘𝑀)) = (0g‘𝑁))
12	5	ffnd 6707	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝐹 Fn (Base‘𝑀))
13	2	submss 18923	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀) → 𝑋 ⊆ (Base‘𝑀))
14	13	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝑋 ⊆ (Base‘𝑀))
15	8	subm0cl 18925	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀) → (0g‘𝑀) ∈ 𝑋)
16	15	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (0g‘𝑀) ∈ 𝑋)
17		fnfvima 7236	. . . 4 ⊢ ((𝐹 Fn (Base‘𝑀) ∧ 𝑋 ⊆ (Base‘𝑀) ∧ (0g‘𝑀) ∈ 𝑋) → (𝐹‘(0g‘𝑀)) ∈ (𝐹 “ 𝑋))
18	12, 14, 16, 17	syl3anc 1398	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹‘(0g‘𝑀)) ∈ (𝐹 “ 𝑋))
19	11, 18	eqeltrrd 2863	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (0g‘𝑁) ∈ (𝐹 “ 𝑋))
20		simpl 488	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁))
21		eqidd 2763	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀))
22		eqidd 2763	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (+g‘𝑁) = (+g‘𝑁))
23		eqid 2762	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
24	23	submcl 18926	. . . 4 ⊢ ((𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑧(+g‘𝑀)𝑥) ∈ 𝑋)
25	24	3adant1l 1195	. . 3 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) ∧ 𝑧 ∈ 𝑋 ∧ 𝑥 ∈ 𝑋) → (𝑧(+g‘𝑀)𝑥) ∈ 𝑋)
26	20, 14, 21, 22, 25	mhmimalem 18939	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → ∀𝑥 ∈ (𝐹 “ 𝑋)∀𝑦 ∈ (𝐹 “ 𝑋)(𝑥(+g‘𝑁)𝑦) ∈ (𝐹 “ 𝑋))
27		mhmrcl2 18902	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) → 𝑁 ∈ Mnd)
28	27	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝑁 ∈ Mnd)
29		eqid 2762	. . . 4 ⊢ (+g‘𝑁) = (+g‘𝑁)
30	3, 9, 29	issubm 18917	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ Mnd → ((𝐹 “ 𝑋) ∈ (SubMnd‘𝑁) ↔ ((𝐹 “ 𝑋) ⊆ (Base‘𝑁) ∧ (0g‘𝑁) ∈ (𝐹 “ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐹 “ 𝑋)∀𝑦 ∈ (𝐹 “ 𝑋)(𝑥(+g‘𝑁)𝑦) ∈ (𝐹 “ 𝑋))))
31	28, 30	syl 18	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → ((𝐹 “ 𝑋) ∈ (SubMnd‘𝑁) ↔ ((𝐹 “ 𝑋) ⊆ (Base‘𝑁) ∧ (0g‘𝑁) ∈ (𝐹 “ 𝑋) ∧ ∀𝑥 ∈ (𝐹 “ 𝑋)∀𝑦 ∈ (𝐹 “ 𝑋)(𝑥(+g‘𝑁)𝑦) ∈ (𝐹 “ 𝑋))))
32	7, 19, 26, 31	mpbir3and 1361	1 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹 “ 𝑋) ∈ (SubMnd‘𝑁))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ∀wral 3078   ⊆ wss 3902  ran crn 5660   “ cima 5662   Fn wfn 6532  ⟶wf 6533  ‘cfv 6537  (class class class)co 7417  Basecbs 17307  +_gcplusg 17348  0_gc0g 17530  Mndcmnd 18842   MndHom cmhm 18895  SubMndcsubmnd 18896

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2215  ax-ext 2734  ax-sep 5255  ax-nul 5267  ax-pow 5334  ax-pr 5402  ax-un 7740  ax-cnex 11184  ax-resscn 11185  ax-1cn 11186  ax-icn 11187  ax-addcl 11188  ax-addrcl 11189  ax-mulcl 11190  ax-mulrcl 11191  ax-mulcom 11192  ax-addass 11193  ax-mulass 11194  ax-distr 11195  ax-i2m1 11196  ax-1ne0 11197  ax-1rid 11198  ax-rnegex 11199  ax-rrecex 11200  ax-cnre 11201  ax-pre-lttri 11202  ax-pre-lttrn 11203  ax-pre-ltadd 11204  ax-pre-mulgt0 11205

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3455  df-sbc 3743  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-nul 4283  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4594  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5108  df-opab 5172  df-mpt 5191  df-tr 5217  df-id 5554  df-eprel 5559  df-po 5567  df-so 5568  df-fr 5612  df-we 5614  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7374  df-ov 7420  df-oprab 7421  df-mpo 7422  df-om 7867  df-2nd 7991  df-frecs 8284  df-wrecs 8315  df-recs 8364  df-rdg 8403  df-er 8700  df-map 8832  df-en 8957  df-dom 8958  df-sdom 8959  df-pnf 11273  df-mnf 11274  df-xr 11275  df-ltxr 11276  df-le 11277  df-sub 11471  df-neg 11472  df-nn 12262  df-2 12331  df-sets 17262  df-slot 17280  df-ndx 17292  df-base 17308  df-ress 17329  df-plusg 17361  df-0g 17532  df-mgm 18736  df-sgrp 18827  df-mnd 18843  df-mhm 18897  df-submnd 18898

This theorem is used by:  rhmima  20772