Theorem mhmmulg 19325

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 7443	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(0 · 𝑋)))
2		oveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
3	1, 2	eqeq12d 2777	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 0 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋))))
4	3	imbi2d 343	. . . 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 7443	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)))
6		oveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)))
7	5, 6	eqeq12d 2777	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑚 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋))))
8	7	imbi2d 343	. . . 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 7443	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)))
10		oveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)))
11	9, 10	eqeq12d 2777	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋))))
12	11	imbi2d 343	. . . 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 7443	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)))
14		oveq1 7427	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
15	13, 14	eqeq12d 2777	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = 𝑁 → ((𝐹‘(𝑛 · 𝑋)) = (𝑛 × (𝐹‘𝑋)) ↔ (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
16	15	imbi2d 343	. . . 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 2761	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐺) = (0g‘𝐺)
18		eqid 2761	. . . . . . 7 ⊢ (0g‘𝐻) = (0g‘𝐻)
19	17, 18	mhm0 18989	. . . . . 6 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → (𝐹‘(0g‘𝐺)) = (0g‘𝐻))
20	19	adantr 486	. . . . 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 19284	. . . . . . 7 ⊢ (𝑋 ∈ 𝐵 → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
24	23	adantl 487	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0 · 𝑋) = (0g‘𝐺))
25	24	fveq2d 6889	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (𝐹‘(0g‘𝐺)))
26		eqid 2761	. . . . . . . 8 ⊢ (Base‘𝐻) = (Base‘𝐻)
27	21, 26	mhmf 18984	. . . . . . 7 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐹:𝐵⟶(Base‘𝐻))
28	27	ffvelcdmda 7084	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
29		mhmmulg.t	. . . . . . 7 ⊢ × = (.g‘𝐻)
30	26, 18, 29	mulg0 19284	. . . . . 6 ⊢ ((𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻) → (0 × (𝐹‘𝑋)) = (0g‘𝐻))
31	28, 30	syl 18	. . . . 5 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (0 × (𝐹‘𝑋)) = (0g‘𝐻))
32	20, 25, 31	3eqtr4d 2806	. . . 4 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(0 · 𝑋)) = (0 × (𝐹‘𝑋)))
33		oveq1 7427	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋)) = (𝑚 × (𝐹‘𝑋)) → ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
34		mhmrcl1 18982	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐺 ∈ Mnd)
35	34	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐺 ∈ Mnd)
36		simpr 490	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑚 ∈ ℕ0)
37		simplr 781	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝑋 ∈ 𝐵)
38		eqid 2761	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (+g‘𝐺) = (+g‘𝐺)
39	21, 22, 38	mulgnn0p1 19295	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐺 ∈ Mnd ∧ 𝑚 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
40	35, 36, 37, 39	syl3anc 1398	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋))
41	40	fveq2d 6889	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = (𝐹‘((𝑚 · 𝑋)(+g‘𝐺)𝑋)))
42		simpll 779	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻))
43	34	ad2antrr 739	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝐺 ∈ Mnd)
44		simplr 781	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑚 ∈ ℕ0)
45		simpr 490	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → 𝑋 ∈ 𝐵)
46	21, 22, 43, 44, 45	mulgnn0cld 19305	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
47	46	an32s 665	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝑚 · 𝑋) ∈ 𝐵)
48		eqid 2761	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (+g‘𝐻) = (+g‘𝐻)
49	21, 38, 48	mhmlin 18988	. . . . . . . . . 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 1398	. . . . . . . . 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 2796	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘((𝑚 + 1) · 𝑋)) = ((𝐹‘(𝑚 · 𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
52		mhmrcl2 18983	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) → 𝐻 ∈ Mnd)
53	52	ad2antrr 739	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → 𝐻 ∈ Mnd)
54	28	adantr 486	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → (𝐹‘𝑋) ∈ (Base‘𝐻))
55	26, 29, 48	mulgnn0p1 19295	. . . . . . . . 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 1398	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) ∧ 𝑚 ∈ ℕ0) → ((𝑚 + 1) × (𝐹‘𝑋)) = ((𝑚 × (𝐹‘𝑋))(+g‘𝐻)(𝐹‘𝑋)))
57	51, 56	eqeq12d 2777	. . . . . . 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 249	. . . . . 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 419	. . . . 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 30	. . . 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 12794	. . 3 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ0 → ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋))))
62	61	3impib 1134	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))
63	62	3com12 1141	1 ⊢ ((𝐹 ∈ (𝐺 MndHom 𝐻) ∧ 𝑁 ∈ ℕ0 ∧ 𝑋 ∈ 𝐵) → (𝐹‘(𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 × (𝐹‘𝑋)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∧ wa 401   ∧ w3a 1103   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203  ℕ₀cn0 12606  Basecbs 17387  +_gcplusg 17428  0_gc0g 17610  Mndcmnd 18923   MndHom cmhm 18976  ._gcmg 19277

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 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277

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 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-map 8849  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-nn 12336  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-fz 13640  df-seq 14145  df-0g 17612  df-mgm 18816  df-sgrp 18908  df-mnd 18924  df-mhm 18978  df-mulg 19278

This theorem is used by:  pwsmulg  19329  ghmmulg  19442  pwsexpg  20558  fermltlchr  21835  evlspw  22407  selvvvval  22451  ply1fermltlchr  22630  evls1pw  22644  evl1expd  22663  rhmply1mon  22704  cayhamlem4  23206  dchrfi  27582  lgsqrlem1  27673  lgseisenlem4  27705  dchrisum0flblem1  27835  znfermltl  33922  aks5lem3a  43239  evlselv  43617