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Theorem ismhm

Description: Property of a monoid homomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 7-Mar-2015)

Ref Expression
Hypotheses ismhm.b ⊢ B = Base S
ismhm.c ⊢ C = Base T
ismhm.p ⊢ + ˙ = + S
ismhm.q ⊢ ⨣ ˙ = + T
ismhm.z ⊢ 0 ˙ = 0 S
ismhm.y ⊢ Y = 0 T
Assertion ismhm ⊢ F ∈ S MndHom T ↔ S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd ∧ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ismhm.b ⊢ B = Base S
2 ismhm.c ⊢ C = Base T
3 ismhm.p ⊢ + ˙ = + S
4 ismhm.q ⊢ ⨣ ˙ = + T
5 ismhm.z ⊢ 0 ˙ = 0 S
6 ismhm.y ⊢ Y = 0 T
7 df-mhm ⊢ MndHom = s ∈ Mnd , t ∈ Mnd ⟼ f ∈ Base t Base s | ∀ x ∈ Base s ∀ y ∈ Base s f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 s = 0 t
8 7 elmpocl ⊢ F ∈ S MndHom T → S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd
9 fveq2 ⊢ t = T → Base t = Base T
10 9 2 eqtr4di ⊢ t = T → Base t = C
11 fveq2 ⊢ s = S → Base s = Base S
12 11 1 eqtr4di ⊢ s = S → Base s = B
13 10 12 oveqan12rd ⊢ s = S ∧ t = T → Base t Base s = C B
14 12 adantr ⊢ s = S ∧ t = T → Base s = B
15 fveq2 ⊢ s = S → + s = + S
16 15 3 eqtr4di ⊢ s = S → + s = + ˙
17 16 oveqd ⊢ s = S → x + s y = x + ˙ y
18 17 fveq2d ⊢ s = S → f ⁡ x + s y = f ⁡ x + ˙ y
19 fveq2 ⊢ t = T → + t = + T
20 19 4 eqtr4di ⊢ t = T → + t = ⨣ ˙
21 20 oveqd ⊢ t = T → f ⁡ x + t f ⁡ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
22 18 21 eqeqan12d ⊢ s = S ∧ t = T → f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ↔ f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
23 14 22 raleqbidv ⊢ s = S ∧ t = T → ∀ y ∈ Base s f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ↔ ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
24 14 23 raleqbidv ⊢ s = S ∧ t = T → ∀ x ∈ Base s ∀ y ∈ Base s f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y
25 fveq2 ⊢ s = S → 0 s = 0 S
26 25 5 eqtr4di ⊢ s = S → 0 s = 0 ˙
27 26 fveq2d ⊢ s = S → f ⁡ 0 s = f ⁡ 0 ˙
28 fveq2 ⊢ t = T → 0 t = 0 T
29 28 6 eqtr4di ⊢ t = T → 0 t = Y
30 27 29 eqeqan12d ⊢ s = S ∧ t = T → f ⁡ 0 s = 0 t ↔ f ⁡ 0 ˙ = Y
31 24 30 anbi12d ⊢ s = S ∧ t = T → ∀ x ∈ Base s ∀ y ∈ Base s f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 s = 0 t ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y
32 13 31 rabeqbidv ⊢ s = S ∧ t = T → f ∈ Base t Base s | ∀ x ∈ Base s ∀ y ∈ Base s f ⁡ x + s y = f ⁡ x + t f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 s = 0 t = f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y
33 ovex ⊢ C B ∈ V
34 33 rabex ⊢ f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y ∈ V
35 32 7 34 ovmpoa ⊢ S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd → S MndHom T = f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y
36 35 eleq2d ⊢ S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd → F ∈ S MndHom T ↔ F ∈ f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y
37 2 fvexi ⊢ C ∈ V
38 1 fvexi ⊢ B ∈ V
39 37 38 elmap ⊢ F ∈ C B ↔ F : B ⟶ C
40 39 anbi1i ⊢ F ∈ C B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y ↔ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
41 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x + ˙ y
42 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ x = F ⁡ x
43 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ y = F ⁡ y
44 42 43 oveq12d ⊢ f = F → f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
45 41 44 eqeq12d ⊢ f = F → f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
46 45 2ralbidv ⊢ f = F → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
47 fveq1 ⊢ f = F → f ⁡ 0 ˙ = F ⁡ 0 ˙
48 47 eqeq1d ⊢ f = F → f ⁡ 0 ˙ = Y ↔ F ⁡ 0 ˙ = Y
49 46 48 anbi12d ⊢ f = F → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
50 49 elrab ⊢ F ∈ f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y ↔ F ∈ C B ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
51 3anass ⊢ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y ↔ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
52 40 50 51 3bitr4i ⊢ F ∈ f ∈ C B | ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B f ⁡ x + ˙ y = f ⁡ x ⨣ ˙ f ⁡ y ∧ f ⁡ 0 ˙ = Y ↔ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
53 36 52 bitrdi ⊢ S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd → F ∈ S MndHom T ↔ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y
54 8 53 biadanii ⊢ F ∈ S MndHom T ↔ S ∈ Mnd ∧ T ∈ Mnd ∧ F : B ⟶ C ∧ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y ∧ F ⁡ 0 ˙ = Y