Theorem mhmima 18915

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 6078	. . 3 ⊢ (𝐹 “ 𝑋) ⊆ ran 𝐹
2		eqid 2766	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑀) = (Base‘𝑀)
3		eqid 2766	. . . . . 6 ⊢ (Base‘𝑁) = (Base‘𝑁)
4	2, 3	mhmf 18878	. . . . 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 6721	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → ran 𝐹 ⊆ (Base‘𝑁))
7	1, 6	sstrid 3951	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (𝐹 “ 𝑋) ⊆ (Base‘𝑁))
8		eqid 2766	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑀) = (0g‘𝑀)
9		eqid 2766	. . . . 5 ⊢ (0g‘𝑁) = (0g‘𝑁)
10	8, 9	mhm0 18883	. . . 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 6713	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝐹 Fn (Base‘𝑀))
13	2	submss 18898	. . . . 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 18900	. . . . 5 ⊢ (𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀) → (0g‘𝑀) ∈ 𝑋)
16	15	adantl 487	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (0g‘𝑀) ∈ 𝑋)
17		fnfvima 7238	. . . 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 2867	. 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 2767	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀))
22		eqidd 2767	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → (+g‘𝑁) = (+g‘𝑁))
23		eqid 2766	. . . . 5 ⊢ (+g‘𝑀) = (+g‘𝑀)
24	23	submcl 18901	. . . 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 18914	. 2 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → ∀𝑥 ∈ (𝐹 “ 𝑋)∀𝑦 ∈ (𝐹 “ 𝑋)(𝑥(+g‘𝑁)𝑦) ∈ (𝐹 “ 𝑋))
27		mhmrcl2 18877	. . . 4 ⊢ (𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) → 𝑁 ∈ Mnd)
28	27	adantr 486	. . 3 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝑀 MndHom 𝑁) ∧ 𝑋 ∈ (SubMnd‘𝑀)) → 𝑁 ∈ Mnd)
29		eqid 2766	. . . 4 ⊢ (+g‘𝑁) = (+g‘𝑁)
30	3, 9, 29	issubm 18892	. . 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 2146  ∀wral 3082   ⊆ wss 3908  ran crn 5667   “ cima 5669   Fn wfn 6538  ⟶wf 6539  ‘cfv 6543  (class class class)co 7423  Basecbs 17294  +_gcplusg 17335  0_gc0g 17517  Mndcmnd 18821   MndHom cmhm 18870  SubMndcsubmnd 18871

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2738  ax-sep 5262  ax-nul 5274  ax-pow 5341  ax-pr 5409  ax-un 7745  ax-cnex 11174  ax-resscn 11175  ax-1cn 11176  ax-icn 11177  ax-addcl 11178  ax-addrcl 11179  ax-mulcl 11180  ax-mulrcl 11181  ax-mulcom 11182  ax-addass 11183  ax-mulass 11184  ax-distr 11185  ax-i2m1 11186  ax-1ne0 11187  ax-1rid 11188  ax-rnegex 11189  ax-rrecex 11190  ax-cnre 11191  ax-pre-lttri 11192  ax-pre-lttrn 11193  ax-pre-ltadd 11194  ax-pre-mulgt0 11195

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 2570  df-eu 2600  df-clab 2745  df-cleq 2758  df-clel 2841  df-nfc 2915  df-ne 2962  df-nel 3068  df-ral 3083  df-rex 3093  df-rmo 3372  df-reu 3373  df-rab 3420  df-v 3460  df-sbc 3748  df-csb 3857  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3928  df-nul 4290  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4878  df-iun 4963  df-br 5115  df-opab 5179  df-mpt 5198  df-tr 5224  df-id 5561  df-eprel 5566  df-po 5574  df-so 5575  df-fr 5619  df-we 5621  df-xp 5672  df-rel 5673  df-cnv 5674  df-co 5675  df-dm 5676  df-rn 5677  df-res 5678  df-ima 5679  df-pred 6309  df-ord 6370  df-on 6371  df-lim 6372  df-suc 6373  df-iota 6499  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7380  df-ov 7426  df-oprab 7427  df-mpo 7428  df-om 7872  df-2nd 7996  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-er 8703  df-map 8835  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-pnf 11263  df-mnf 11264  df-xr 11265  df-ltxr 11266  df-le 11267  df-sub 11461  df-neg 11462  df-nn 12252  df-2 12321  df-sets 17249  df-slot 17267  df-ndx 17279  df-base 17295  df-ress 17316  df-plusg 17348  df-0g 17519  df-mgm 18723  df-sgrp 18806  df-mnd 18822  df-mhm 18872  df-submnd 18873

This theorem is used by:  rhmima  20740