Theorem mhmmulg 19157

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 7419	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(0 · 𝑋)))
2		oveq1 7403	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
3	1, 2	eqeq12d 2778	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 0 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋))))
4	3	imbi2d 342	. . . 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 7419	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)))
6		oveq1 7403	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)))
7	5, 6	eqeq12d 2778	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋))))
8	7	imbi2d 342	. . . 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 7419	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)))
10		oveq1 7403	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))
11	9, 10	eqeq12d 2778	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋))))
12	11	imbi2d 342	. . . 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 7419	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)))
14		oveq1 7403	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
15	13, 14	eqeq12d 2778	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
16	15	imbi2d 342	. . . 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 2762	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
18		eqid 2762	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐻) = (0g‘𝐻)
19	17, 18	mhm0 18828	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → (𝐹‘(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐻))
20	19	adantr 484	. . . . 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 19116	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
24	23	adantl 485	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
25	24	fveq2d 6871	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (𝐹‘(0g‘𝐺)))
26		eqid 2762	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐻) = (Base‘𝐻)
27	21, 26	mhmf 18823	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝐻))
28	27	ffvelcdmda 7065	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
29		mhmmulg.t	. . . . . . 7 ⊢ × = (.g‘𝐻)
30	26, 18, 29	mulg0 19116	. . . . . 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 2807	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
33		oveq1 7403	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)) → ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
34		mhmrcl1 18821	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐺 ∈ Mnd)
35	34	ad2antrr 736	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐺 ∈ Mnd)
36		simpr 488	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℕ0)
37		simplr 778	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ 𝐵)
38		eqid 2762	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
39	21, 22, 38	mulgnn0p1 19127	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑚 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
40	35, 36, 37, 39	syl3anc 1390	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
41	40	fveq2d 6871	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋)))
42		simpll 776	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻))
43	34	ad2antrr 736	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Mnd)
44		simplr 778	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑚 ∈ ℕ0)
45		simpr 488	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ 𝐵)
46	21, 22, 43, 44, 45	mulgnn0cld 19137	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
47	46	an32s 662	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
48		eqid 2762	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (+g‘𝐻) = (+g‘𝐻)
49	21, 38, 48	mhmlin 18827	. . . . . . . . . 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 1390	. . . . . . . . 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 2797	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
52		mhmrcl2 18822	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐻 ∈ Mnd)
53	52	ad2antrr 736	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐻 ∈ Mnd)
54	28	adantr 484	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
55	26, 29, 48	mulgnn0p1 19127	. . . . . . . . 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 1390	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
57	51, 56	eqeq12d 2778	. . . . . . 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 248	. . . . . 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 417	. . . . 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 12668	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
62	61	3impib 1129	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
63	62	3com12 1136	1 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 399   ∧ w3a 1098   = wceq 1560   ∈ wcel 2142  ‘cfv 6521  (class class class)co 7396  0cc0 11073  1c1 11074   + caddc 11076  ℕ₀cn0 12481  Basecbs 17245  +_gcplusg 17286  0_gc0g 17468  Mndcmnd 18768   MndHom cmhm 18815  ._gcmg 19109

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1815  ax-4 1829  ax-5 1930  ax-6 1987  ax-7 2028  ax-8 2144  ax-9 2152  ax-10 2175  ax-11 2191  ax-12 2212  ax-ext 2734  ax-sep 5246  ax-nul 5256  ax-pow 5322  ax-pr 5390  ax-un 7718  ax-cnex 11129  ax-resscn 11130  ax-1cn 11131  ax-icn 11132  ax-addcl 11133  ax-addrcl 11134  ax-mulcl 11135  ax-mulrcl 11136  ax-mulcom 11137  ax-addass 11138  ax-mulass 11139  ax-distr 11140  ax-i2m1 11141  ax-1ne0 11142  ax-1rid 11143  ax-rnegex 11144  ax-rrecex 11145  ax-cnre 11146  ax-pre-lttri 11147  ax-pre-lttrn 11148  ax-pre-ltadd 11149  ax-pre-mulgt0 11150

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1099  df-3an 1100  df-tru 1563  df-fal 1573  df-ex 1800  df-nf 1804  df-sb 2091  df-mo 2566  df-eu 2596  df-clab 2741  df-cleq 2754  df-clel 2837  df-nfc 2911  df-ne 2958  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3367  df-reu 3368  df-rab 3415  df-v 3456  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4481  df-pw 4557  df-sn 4583  df-pr 4585  df-op 4589  df-uni 4866  df-iun 4951  df-br 5101  df-opab 5163  df-mpt 5182  df-tr 5208  df-id 5542  df-eprel 5547  df-po 5555  df-so 5556  df-fr 5600  df-we 5602  df-xp 5653  df-rel 5654  df-cnv 5655  df-co 5656  df-dm 5657  df-rn 5658  df-res 5659  df-ima 5660  df-pred 6288  df-ord 6349  df-on 6350  df-lim 6351  df-suc 6352  df-iota 6477  df-fun 6523  df-fn 6524  df-f 6525  df-f1 6526  df-fo 6527  df-f1o 6528  df-fv 6529  df-riota 7353  df-ov 7399  df-oprab 7400  df-mpo 7401  df-om 7847  df-1st 7970  df-2nd 7971  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8342  df-rdg 8381  df-er 8678  df-map 8810  df-en 8928  df-dom 8929  df-sdom 8930  df-pnf 11218  df-mnf 11219  df-xr 11220  df-ltxr 11221  df-le 11222  df-sub 11416  df-neg 11417  df-nn 12211  df-n0 12482  df-z 12569  df-uz 12840  df-fz 13513  df-seq 14015  df-0g 17470  df-mgm 18674  df-sgrp 18753  df-mnd 18769  df-mhm 18817  df-mulg 19110

This theorem is referenced by:  pwsmulg  19161  ghmmulg  19268  pwsexpg  20377  fermltlchr  21581  evlspw  22151  selvvvval  22195  ply1fermltlchr  22375  evls1pw  22389  evl1expd  22408  rhmply1mon  22449  cayhamlem4  22948  dchrfi  27319  lgsqrlem1  27410  lgseisenlem4  27442  dchrisum0flblem1  27572  znfermltl  33552  aks5lem3a  42806  evlselv  43171