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Theorem gsumzmhm

Description: Apply a group homomorphism to a group sum. (Contributed by Mario Carneiro, 24-Apr-2016) (Revised by AV, 6-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses gsumzmhm.b B = Base G
gsumzmhm.z Z = Cntz G
gsumzmhm.g φ G Mnd
gsumzmhm.h φ H Mnd
gsumzmhm.a φ A V
gsumzmhm.k φ K G MndHom H
gsumzmhm.f φ F : A B
gsumzmhm.c φ ran F Z ran F
gsumzmhm.0 0 ˙ = 0 G
gsumzmhm.w φ finSupp 0 ˙ F
Assertion gsumzmhm φ H K F = K G F

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gsumzmhm.b B = Base G
2 gsumzmhm.z Z = Cntz G
3 gsumzmhm.g φ G Mnd
4 gsumzmhm.h φ H Mnd
5 gsumzmhm.a φ A V
6 gsumzmhm.k φ K G MndHom H
7 gsumzmhm.f φ F : A B
8 gsumzmhm.c φ ran F Z ran F
9 gsumzmhm.0 0 ˙ = 0 G
10 gsumzmhm.w φ finSupp 0 ˙ F
11 eqid 0 H = 0 H
12 11 gsumz H Mnd A V H k A 0 H = 0 H
13 4 5 12 syl2anc φ H k A 0 H = 0 H
14 13 adantr φ F -1 V 0 ˙ = H k A 0 H = 0 H
15 9 11 mhm0 K G MndHom H K 0 ˙ = 0 H
16 6 15 syl φ K 0 ˙ = 0 H
17 16 adantr φ F -1 V 0 ˙ = K 0 ˙ = 0 H
18 14 17 eqtr4d φ F -1 V 0 ˙ = H k A 0 H = K 0 ˙
19 1 9 mndidcl G Mnd 0 ˙ B
20 3 19 syl φ 0 ˙ B
21 20 ad2antrr φ F -1 V 0 ˙ = k A 0 ˙ B
22 9 fvexi 0 ˙ V
23 22 a1i φ 0 ˙ V
24 fex F : A B A V F V
25 7 5 24 syl2anc φ F V
26 suppimacnv F V 0 ˙ V F supp 0 ˙ = F -1 V 0 ˙
27 25 23 26 syl2anc φ F supp 0 ˙ = F -1 V 0 ˙
28 ssid F -1 V 0 ˙ F -1 V 0 ˙
29 27 28 eqsstrdi φ F supp 0 ˙ F -1 V 0 ˙
30 7 5 23 29 gsumcllem φ F -1 V 0 ˙ = F = k A 0 ˙
31 eqid Base H = Base H
32 1 31 mhmf K G MndHom H K : B Base H
33 6 32 syl φ K : B Base H
34 33 feqmptd φ K = x B K x
35 34 adantr φ F -1 V 0 ˙ = K = x B K x
36 fveq2 x = 0 ˙ K x = K 0 ˙
37 21 30 35 36 fmptco φ F -1 V 0 ˙ = K F = k A K 0 ˙
38 16 mpteq2dv φ k A K 0 ˙ = k A 0 H
39 38 adantr φ F -1 V 0 ˙ = k A K 0 ˙ = k A 0 H
40 37 39 eqtrd φ F -1 V 0 ˙ = K F = k A 0 H
41 40 oveq2d φ F -1 V 0 ˙ = H K F = H k A 0 H
42 30 oveq2d φ F -1 V 0 ˙ = G F = G k A 0 ˙
43 9 gsumz G Mnd A V G k A 0 ˙ = 0 ˙
44 3 5 43 syl2anc φ G k A 0 ˙ = 0 ˙
45 44 adantr φ F -1 V 0 ˙ = G k A 0 ˙ = 0 ˙
46 42 45 eqtrd φ F -1 V 0 ˙ = G F = 0 ˙
47 46 fveq2d φ F -1 V 0 ˙ = K G F = K 0 ˙
48 18 41 47 3eqtr4d φ F -1 V 0 ˙ = H K F = K G F
49 48 ex φ F -1 V 0 ˙ = H K F = K G F
50 3 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ G Mnd
51 eqid + G = + G
52 1 51 mndcl G Mnd x B y B x + G y B
53 52 3expb G Mnd x B y B x + G y B
54 50 53 sylan φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x B y B x + G y B
55 f1of1 f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 F -1 V 0 ˙
56 55 ad2antll φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 F -1 V 0 ˙
57 cnvimass F -1 V 0 ˙ dom F
58 7 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F : A B
59 57 58 fssdm φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F -1 V 0 ˙ A
60 f1ss f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 F -1 V 0 ˙ F -1 V 0 ˙ A f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 A
61 56 59 60 syl2anc φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 A
62 f1f f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 A f : 1 F -1 V 0 ˙ A
63 61 62 syl φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ A
64 fco F : A B f : 1 F -1 V 0 ˙ A F f : 1 F -1 V 0 ˙ B
65 7 63 64 syl2an2r φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F f : 1 F -1 V 0 ˙ B
66 65 ffvelrnda φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x 1 F -1 V 0 ˙ F f x B
67 simprl φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F -1 V 0 ˙
68 nnuz = 1
69 67 68 eleqtrdi φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F -1 V 0 ˙ 1
70 6 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K G MndHom H
71 eqid + H = + H
72 1 51 71 mhmlin K G MndHom H x B y B K x + G y = K x + H K y
73 72 3expb K G MndHom H x B y B K x + G y = K x + H K y
74 70 73 sylan φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x B y B K x + G y = K x + H K y
75 coass K F f = K F f
76 75 fveq1i K F f x = K F f x
77 fvco3 F f : 1 F -1 V 0 ˙ B x 1 F -1 V 0 ˙ K F f x = K F f x
78 65 77 sylan φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x 1 F -1 V 0 ˙ K F f x = K F f x
79 76 78 syl5req φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x 1 F -1 V 0 ˙ K F f x = K F f x
80 54 66 69 74 79 seqhomo φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K seq 1 + G F f F -1 V 0 ˙ = seq 1 + H K F f F -1 V 0 ˙
81 5 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ A V
82 8 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ ran F Z ran F
83 29 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F supp 0 ˙ F -1 V 0 ˙
84 f1ofo f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ onto F -1 V 0 ˙
85 forn f : 1 F -1 V 0 ˙ onto F -1 V 0 ˙ ran f = F -1 V 0 ˙
86 84 85 syl f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ ran f = F -1 V 0 ˙
87 86 ad2antll φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ ran f = F -1 V 0 ˙
88 83 87 sseqtrrd φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ F supp 0 ˙ ran f
89 eqid F f supp 0 ˙ = F f supp 0 ˙
90 1 9 51 2 50 81 58 82 67 61 88 89 gsumval3 φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ G F = seq 1 + G F f F -1 V 0 ˙
91 90 fveq2d φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K G F = K seq 1 + G F f F -1 V 0 ˙
92 eqid Cntz H = Cntz H
93 4 adantr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H Mnd
94 fco K : B Base H F : A B K F : A Base H
95 33 58 94 syl2an2r φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K F : A Base H
96 2 92 cntzmhm2 K G MndHom H ran F Z ran F K ran F Cntz H K ran F
97 6 82 96 syl2an2r φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K ran F Cntz H K ran F
98 rnco2 ran K F = K ran F
99 98 fveq2i Cntz H ran K F = Cntz H K ran F
100 97 98 99 3sstr4g φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ ran K F Cntz H ran K F
101 eldifi x A F -1 V 0 ˙ x A
102 fvco3 F : A B x A K F x = K F x
103 58 101 102 syl2an φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x A F -1 V 0 ˙ K F x = K F x
104 22 a1i φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ 0 ˙ V
105 58 83 81 104 suppssr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x A F -1 V 0 ˙ F x = 0 ˙
106 105 fveq2d φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x A F -1 V 0 ˙ K F x = K 0 ˙
107 16 ad2antrr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x A F -1 V 0 ˙ K 0 ˙ = 0 H
108 103 106 107 3eqtrd φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ x A F -1 V 0 ˙ K F x = 0 H
109 95 108 suppss φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K F supp 0 H F -1 V 0 ˙
110 109 87 sseqtrrd φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ K F supp 0 H ran f
111 eqid K F f supp 0 H = K F f supp 0 H
112 31 11 71 92 93 81 95 100 67 61 110 111 gsumval3 φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H K F = seq 1 + H K F f F -1 V 0 ˙
113 80 91 112 3eqtr4rd φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H K F = K G F
114 113 expr φ F -1 V 0 ˙ f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H K F = K G F
115 114 exlimdv φ F -1 V 0 ˙ f f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H K F = K G F
116 115 expimpd φ F -1 V 0 ˙ f f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙ H K F = K G F
117 10 fsuppimpd φ F supp 0 ˙ Fin
118 27 117 eqeltrrd φ F -1 V 0 ˙ Fin
119 fz1f1o F -1 V 0 ˙ Fin F -1 V 0 ˙ = F -1 V 0 ˙ f f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙
120 118 119 syl φ F -1 V 0 ˙ = F -1 V 0 ˙ f f : 1 F -1 V 0 ˙ 1-1 onto F -1 V 0 ˙
121 49 116 120 mpjaod φ H K F = K G F