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Theorem ghmplusg

Description: The pointwise sum of two linear functions is linear. (Contributed by Stefan O'Rear, 5-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis ghmplusg.p ⊢ + ˙ = + N
Assertion ghmplusg ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → F + ˙ f G ∈ M GrpHom N

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ghmplusg.p ⊢ + ˙ = + N
2 eqid ⊢ Base M = Base M
3 eqid ⊢ Base N = Base N
4 eqid ⊢ + M = + M
5 ghmgrp1 ⊢ G ∈ M GrpHom N → M ∈ Grp
6 5 3ad2ant3 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → M ∈ Grp
7 ghmgrp2 ⊢ G ∈ M GrpHom N → N ∈ Grp
8 7 3ad2ant3 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → N ∈ Grp
9 3 1 grpcl ⊢ N ∈ Grp ∧ x ∈ Base N ∧ y ∈ Base N → x + ˙ y ∈ Base N
10 9 3expb ⊢ N ∈ Grp ∧ x ∈ Base N ∧ y ∈ Base N → x + ˙ y ∈ Base N
11 8 10 sylan ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base N ∧ y ∈ Base N → x + ˙ y ∈ Base N
12 2 3 ghmf ⊢ F ∈ M GrpHom N → F : Base M ⟶ Base N
13 12 3ad2ant2 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → F : Base M ⟶ Base N
14 2 3 ghmf ⊢ G ∈ M GrpHom N → G : Base M ⟶ Base N
15 14 3ad2ant3 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → G : Base M ⟶ Base N
16 fvexd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → Base M ∈ V
17 inidm ⊢ Base M ∩ Base M = Base M
18 11 13 15 16 16 17 off ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → F + ˙ f G : Base M ⟶ Base N
19 2 4 1 ghmlin ⊢ F ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + M y = F ⁡ x + ˙ F ⁡ y
20 19 3expb ⊢ F ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + M y = F ⁡ x + ˙ F ⁡ y
21 20 3ad2antl2 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + M y = F ⁡ x + ˙ F ⁡ y
22 2 4 1 ghmlin ⊢ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G ⁡ x + M y = G ⁡ x + ˙ G ⁡ y
23 22 3expb ⊢ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G ⁡ x + M y = G ⁡ x + ˙ G ⁡ y
24 23 3ad2antl3 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G ⁡ x + M y = G ⁡ x + ˙ G ⁡ y
25 21 24 oveq12d ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + M y + ˙ G ⁡ x + M y = F ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ x + ˙ G ⁡ y
26 simpl1 ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → N ∈ Abel
27 ablcmn ⊢ N ∈ Abel → N ∈ CMnd
28 26 27 syl ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → N ∈ CMnd
29 13 ffvelcdmda ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M → F ⁡ x ∈ Base N
30 29 adantrr ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x ∈ Base N
31 13 ffvelcdmda ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ y ∈ Base M → F ⁡ y ∈ Base N
32 31 adantrl ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ y ∈ Base N
33 15 ffvelcdmda ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M → G ⁡ x ∈ Base N
34 33 adantrr ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G ⁡ x ∈ Base N
35 15 ffvelcdmda ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ y ∈ Base M → G ⁡ y ∈ Base N
36 35 adantrl ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G ⁡ y ∈ Base N
37 3 1 cmn4 ⊢ N ∈ CMnd ∧ F ⁡ x ∈ Base N ∧ F ⁡ y ∈ Base N ∧ G ⁡ x ∈ Base N ∧ G ⁡ y ∈ Base N → F ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ x + ˙ G ⁡ y = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
38 28 30 32 34 36 37 syl122anc ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ x + ˙ G ⁡ y = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
39 25 38 eqtrd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F ⁡ x + M y + ˙ G ⁡ x + M y = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
40 13 ffnd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → F Fn Base M
41 40 adantr ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F Fn Base M
42 15 ffnd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → G Fn Base M
43 42 adantr ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → G Fn Base M
44 fvexd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → Base M ∈ V
45 2 4 grpcl ⊢ M ∈ Grp ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → x + M y ∈ Base M
46 45 3expb ⊢ M ∈ Grp ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → x + M y ∈ Base M
47 6 46 sylan ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → x + M y ∈ Base M
48 fnfvof ⊢ F Fn Base M ∧ G Fn Base M ∧ Base M ∈ V ∧ x + M y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x + M y = F ⁡ x + M y + ˙ G ⁡ x + M y
49 41 43 44 47 48 syl22anc ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x + M y = F ⁡ x + M y + ˙ G ⁡ x + M y
50 simprl ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → x ∈ Base M
51 fnfvof ⊢ F Fn Base M ∧ G Fn Base M ∧ Base M ∈ V ∧ x ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x
52 41 43 44 50 51 syl22anc ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x
53 simprr ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → y ∈ Base M
54 fnfvof ⊢ F Fn Base M ∧ G Fn Base M ∧ Base M ∈ V ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ y = F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
55 41 43 44 53 54 syl22anc ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ y = F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
56 52 55 oveq12d ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x + ˙ F + ˙ f G ⁡ y = F ⁡ x + ˙ G ⁡ x + ˙ F ⁡ y + ˙ G ⁡ y
57 39 49 56 3eqtr4d ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N ∧ x ∈ Base M ∧ y ∈ Base M → F + ˙ f G ⁡ x + M y = F + ˙ f G ⁡ x + ˙ F + ˙ f G ⁡ y
58 2 3 4 1 6 8 18 57 isghmd ⊢ N ∈ Abel ∧ F ∈ M GrpHom N ∧ G ∈ M GrpHom N → F + ˙ f G ∈ M GrpHom N