Theorem mhmmulg 18989

Description: A homomorphism of monoids preserves group multiples. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015.)

Hypotheses

Ref	Expression
mhmmulg.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
mhmmulg.s	⊢ · = (.g‘𝐺)
mhmmulg.t	⊢ × = (.g‘𝐻)

Assertion

Ref	Expression
mhmmulg	⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))

Proof of Theorem mhmmulg

Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fvoveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(0 · 𝑋)))
2		oveq1 7411	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
3	1, 2	eqeq12d 2749	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 0 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋))))
4	3	imbi2d 341	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 0 → (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋))) ↔ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))))
5		fvoveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)))
6		oveq1 7411	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)))
7	5, 6	eqeq12d 2749	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋))))
8	7	imbi2d 341	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋))) ↔ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)))))
9		fvoveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)))
10		oveq1 7411	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))
11	9, 10	eqeq12d 2749	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋))))
12	11	imbi2d 341	. . . 4 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋))) ↔ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))))
13		fvoveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)))
14		oveq1 7411	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
15	13, 14	eqeq12d 2749	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
16	15	imbi2d 341	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋))) ↔ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))))
17		eqid 2733	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
18		eqid 2733	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐻) = (0g‘𝐻)
19	17, 18	mhm0 18676	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → (𝐹‘(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐻))
20	19	adantr 482	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐻))
21		mhmmulg.b	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝐺)
22		mhmmulg.s	. . . . . . . 8 ⊢ · = (.g‘𝐺)
23	21, 17, 22	mulg0 18951	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
24	23	adantl 483	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
25	24	fveq2d 6892	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (𝐹‘(0g‘𝐺)))
26		eqid 2733	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐻) = (Base‘𝐻)
27	21, 26	mhmf 18673	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝐻))
28	27	ffvelcdmda 7082	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
29		mhmmulg.t	. . . . . . 7 ⊢ × = (.g‘𝐻)
30	26, 18, 29	mulg0 18951	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻) → (0 × (𝐹‘𝑋)) = (0g‘𝐻))
31	28, 30	syl 17	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0 × (𝐹‘𝑋)) = (0g‘𝐻))
32	20, 25, 31	3eqtr4d 2783	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
33		oveq1 7411	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)) → ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
34		mhmrcl1 18671	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐺 ∈ Mnd)
35	34	ad2antrr 725	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐺 ∈ Mnd)
36		simpr 486	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℕ0)
37		simplr 768	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ 𝐵)
38		eqid 2733	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
39	21, 22, 38	mulgnn0p1 18959	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑚 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
40	35, 36, 37, 39	syl3anc 1372	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
41	40	fveq2d 6892	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋)))
42		simpll 766	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻))
43	34	ad2antrr 725	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Mnd)
44		simplr 768	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑚 ∈ ℕ0)
45		simpr 486	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ 𝐵)
46	21, 22, 43, 44, 45	mulgnn0cld 18969	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
47	46	an32s 651	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
48		eqid 2733	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (+g‘𝐻) = (+g‘𝐻)
49	21, 38, 48	mhmlin 18675	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋)) = ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
50	42, 47, 37, 49	syl3anc 1372	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋)) = ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
51	41, 50	eqtrd 2773	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
52		mhmrcl2 18672	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐻 ∈ Mnd)
53	52	ad2antrr 725	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐻 ∈ Mnd)
54	28	adantr 482	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
55	26, 29, 48	mulgnn0p1 18959	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐻 ∈ Mnd ∧ 𝑚 ∈ ℕ0 ∧ (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻)) → ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
56	53, 36, 54, 55	syl3anc 1372	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
57	51, 56	eqeq12d 2749	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)) ↔ ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋))))
58	33, 57	imbitrrid 245	. . . . . 6 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋))))
59	58	expcom 415	. . . . 5 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))))
60	59	a2d 29	. . . 4 ⊢ (𝑚 ∈ ℕ0 → (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋))) → ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))))
61	4, 8, 12, 16, 32, 60	nn0ind 12653	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
62	61	3impib 1117	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
63	62	3com12 1124	1 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 397   ∧ w3a 1088   = wceq 1542   ∈ wcel 2107  ‘cfv 6540  (class class class)co 7404  0cc0 11106  1c1 11107   + caddc 11109  ℕ₀cn0 12468  Basecbs 17140  +_gcplusg 17193  0_gc0g 17381  Mndcmnd 18621   MndHom cmhm 18665  ._gcmg 18944

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-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7720  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  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-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-op 4634  df-uni 4908  df-iun 4998  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-om 7851  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8261  df-wrecs 8292  df-recs 8366  df-rdg 8405  df-er 8699  df-map 8818  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-nn 12209  df-n0 12469  df-z 12555  df-uz 12819  df-fz 13481  df-seq 13963  df-0g 17383  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-mhm 18667  df-mulg 18945

This theorem is referenced by:  pwsmulg  18993  ghmmulg  19098  pwsexpg  20132  evlspw  21638  evls1pw  21827  evl1expd  21846  cayhamlem4  22372  dchrfi  26738  lgsqrlem1  26829  lgseisenlem4  26861  dchrisum0flblem1  26991  fermltlchr  32447  znfermltl  32448  ply1fermltlchr  32609  selvvvval  41107  evlselv  41109