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Theorem mhmid

Description: A surjective monoid morphism preserves identity element. (Contributed by Thierry Arnoux, 25-Jan-2020)

Ref Expression
Hypotheses ghmgrp.f ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
ghmgrp.x ⊢ X = Base G
ghmgrp.y ⊢ Y = Base H
ghmgrp.p ⊢ + ˙ = + G
ghmgrp.q ⊢ ⨣ ˙ = + H
ghmgrp.1 ⊢ φ → F : X ⟶ onto Y
mhmmnd.3 ⊢ φ → G ∈ Mnd
mhmid.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
Assertion mhmid ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ = 0 H

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ghmgrp.f ⊢ φ ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
2 ghmgrp.x ⊢ X = Base G
3 ghmgrp.y ⊢ Y = Base H
4 ghmgrp.p ⊢ + ˙ = + G
5 ghmgrp.q ⊢ ⨣ ˙ = + H
6 ghmgrp.1 ⊢ φ → F : X ⟶ onto Y
7 mhmmnd.3 ⊢ φ → G ∈ Mnd
8 mhmid.0 ⊢ 0 ˙ = 0 G
9 eqid ⊢ 0 H = 0 H
10 fof ⊢ F : X ⟶ onto Y → F : X ⟶ Y
11 6 10 syl ⊢ φ → F : X ⟶ Y
12 2 8 mndidcl ⊢ G ∈ Mnd → 0 ˙ ∈ X
13 7 12 syl ⊢ φ → 0 ˙ ∈ X
14 11 13 ffvelcdmd ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ ∈ Y
15 simplll ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → φ
16 15 1 syl3an1 ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a ∧ x ∈ X ∧ y ∈ X → F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x ⨣ ˙ F ⁡ y
17 7 ad3antrrr ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → G ∈ Mnd
18 17 12 syl ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → 0 ˙ ∈ X
19 simplr ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → i ∈ X
20 16 18 19 mhmlem ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ 0 ˙ + ˙ i = F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ F ⁡ i
21 2 4 8 mndlid ⊢ G ∈ Mnd ∧ i ∈ X → 0 ˙ + ˙ i = i
22 17 19 21 syl2anc ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → 0 ˙ + ˙ i = i
23 22 fveq2d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ 0 ˙ + ˙ i = F ⁡ i
24 20 23 eqtr3d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ F ⁡ i = F ⁡ i
25 simpr ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ i = a
26 25 oveq2d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ F ⁡ i = F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ a
27 24 26 25 3eqtr3d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ a = a
28 foelcdmi ⊢ F : X ⟶ onto Y ∧ a ∈ Y → ∃ i ∈ X F ⁡ i = a
29 6 28 sylan ⊢ φ ∧ a ∈ Y → ∃ i ∈ X F ⁡ i = a
30 27 29 r19.29a ⊢ φ ∧ a ∈ Y → F ⁡ 0 ˙ ⨣ ˙ a = a
31 16 19 18 mhmlem ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ i + ˙ 0 ˙ = F ⁡ i ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙
32 2 4 8 mndrid ⊢ G ∈ Mnd ∧ i ∈ X → i + ˙ 0 ˙ = i
33 17 19 32 syl2anc ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → i + ˙ 0 ˙ = i
34 33 fveq2d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ i + ˙ 0 ˙ = F ⁡ i
35 31 34 eqtr3d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ i ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙ = F ⁡ i
36 25 oveq1d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → F ⁡ i ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙ = a ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙
37 35 36 25 3eqtr3d ⊢ φ ∧ a ∈ Y ∧ i ∈ X ∧ F ⁡ i = a → a ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙ = a
38 37 29 r19.29a ⊢ φ ∧ a ∈ Y → a ⨣ ˙ F ⁡ 0 ˙ = a
39 3 9 5 14 30 38 ismgmid2 ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ = 0 H