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Theorem lmodvsghm

Description: Scalar multiplication of the vector space by a fixed scalar is an endomorphism of the additive group of vectors. (Contributed by Mario Carneiro, 5-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses lmodvsghm.v ⊢ V = Base W
lmodvsghm.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
lmodvsghm.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
lmodvsghm.k ⊢ K = Base F
Assertion lmodvsghm ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ∈ W GrpHom W

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmodvsghm.v ⊢ V = Base W
2 lmodvsghm.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
3 lmodvsghm.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
4 lmodvsghm.k ⊢ K = Base F
5 eqid ⊢ + W = + W
6 lmodgrp ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Grp
7 6 adantr ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K → W ∈ Grp
8 1 2 3 4 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ x ∈ V → R · ˙ x ∈ V
9 8 3expa ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ x ∈ V → R · ˙ x ∈ V
10 9 fmpttd ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K → x ∈ V ⟼ R · ˙ x : V ⟶ V
11 1 5 2 3 4 lmodvsdi ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → R · ˙ y + W z = R · ˙ y + W R · ˙ z
12 11 3exp2 ⊢ W ∈ LMod → R ∈ K → y ∈ V → z ∈ V → R · ˙ y + W z = R · ˙ y + W R · ˙ z
13 12 imp43 ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → R · ˙ y + W z = R · ˙ y + W R · ˙ z
14 1 5 lmodvacl ⊢ W ∈ LMod ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → y + W z ∈ V
15 14 3expb ⊢ W ∈ LMod ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → y + W z ∈ V
16 15 adantlr ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → y + W z ∈ V
17 oveq2 ⊢ x = y + W z → R · ˙ x = R · ˙ y + W z
18 eqid ⊢ x ∈ V ⟼ R · ˙ x = x ∈ V ⟼ R · ˙ x
19 ovex ⊢ R · ˙ y + W z ∈ V
20 17 18 19 fvmpt ⊢ y + W z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W z = R · ˙ y + W z
21 16 20 syl ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W z = R · ˙ y + W z
22 oveq2 ⊢ x = y → R · ˙ x = R · ˙ y
23 ovex ⊢ R · ˙ y ∈ V
24 22 18 23 fvmpt ⊢ y ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y = R · ˙ y
25 oveq2 ⊢ x = z → R · ˙ x = R · ˙ z
26 ovex ⊢ R · ˙ z ∈ V
27 25 18 26 fvmpt ⊢ z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ z = R · ˙ z
28 24 27 oveqan12d ⊢ y ∈ V ∧ z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ z = R · ˙ y + W R · ˙ z
29 28 adantl ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ z = R · ˙ y + W R · ˙ z
30 13 21 29 3eqtr4d ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K ∧ y ∈ V ∧ z ∈ V → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W z = x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ y + W x ∈ V ⟼ R · ˙ x ⁡ z
31 1 1 5 5 7 7 10 30 isghmd ⊢ W ∈ LMod ∧ R ∈ K → x ∈ V ⟼ R · ˙ x ∈ W GrpHom W