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Theorem mulgghm2

Description: The powers of a group element give a homomorphism from ZZ to a group. The name .1. should not be taken as a constraint as it may be any group element. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Jun-2015) (Revised by AV, 12-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses mulgghm2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
mulgghm2.f ⊢ F = n ∈ ℤ ⟼ n · ˙ 1 ˙
mulgghm2.b ⊢ B = Base R
Assertion mulgghm2 ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → F ∈ ℤ ring GrpHom R

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgghm2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
2 mulgghm2.f ⊢ F = n ∈ ℤ ⟼ n · ˙ 1 ˙
3 mulgghm2.b ⊢ B = Base R
4 simpl ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → R ∈ Grp
5 zringgrp ⊢ ℤ ring ∈ Grp
6 4 5 jctil ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → ℤ ring ∈ Grp ∧ R ∈ Grp
7 3 1 mulgcl ⊢ R ∈ Grp ∧ n ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ B → n · ˙ 1 ˙ ∈ B
8 7 3expa ⊢ R ∈ Grp ∧ n ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ B → n · ˙ 1 ˙ ∈ B
9 8 an32s ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ n ∈ ℤ → n · ˙ 1 ˙ ∈ B
10 9 2 fmptd ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → F : ℤ ⟶ B
11 eqid ⊢ + R = + R
12 3 1 11 mulgdir ⊢ R ∈ Grp ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ B → x + y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
13 12 3exp2 ⊢ R ∈ Grp → x ∈ ℤ → y ∈ ℤ → 1 ˙ ∈ B → x + y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
14 13 imp42 ⊢ R ∈ Grp ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ ∧ 1 ˙ ∈ B → x + y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
15 14 an32s ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x + y · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
16 zaddcl ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x + y ∈ ℤ
17 16 adantl ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → x + y ∈ ℤ
18 oveq1 ⊢ n = x + y → n · ˙ 1 ˙ = x + y · ˙ 1 ˙
19 ovex ⊢ x + y · ˙ 1 ˙ ∈ V
20 18 2 19 fvmpt ⊢ x + y ∈ ℤ → F ⁡ x + y = x + y · ˙ 1 ˙
21 17 20 syl ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x + y = x + y · ˙ 1 ˙
22 oveq1 ⊢ n = x → n · ˙ 1 ˙ = x · ˙ 1 ˙
23 ovex ⊢ x · ˙ 1 ˙ ∈ V
24 22 2 23 fvmpt ⊢ x ∈ ℤ → F ⁡ x = x · ˙ 1 ˙
25 oveq1 ⊢ n = y → n · ˙ 1 ˙ = y · ˙ 1 ˙
26 ovex ⊢ y · ˙ 1 ˙ ∈ V
27 25 2 26 fvmpt ⊢ y ∈ ℤ → F ⁡ y = y · ˙ 1 ˙
28 24 27 oveqan12d ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x + R F ⁡ y = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
29 28 adantl ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x + R F ⁡ y = x · ˙ 1 ˙ + R y · ˙ 1 ˙
30 15 21 29 3eqtr4d ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B ∧ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → F ⁡ x + y = F ⁡ x + R F ⁡ y
31 30 ralrimivva ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → ∀ x ∈ ℤ ∀ y ∈ ℤ F ⁡ x + y = F ⁡ x + R F ⁡ y
32 10 31 jca ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → F : ℤ ⟶ B ∧ ∀ x ∈ ℤ ∀ y ∈ ℤ F ⁡ x + y = F ⁡ x + R F ⁡ y
33 zringbas ⊢ ℤ = Base ℤ ring
34 zringplusg ⊢ + = + ℤ ring
35 33 3 34 11 isghm ⊢ F ∈ ℤ ring GrpHom R ↔ ℤ ring ∈ Grp ∧ R ∈ Grp ∧ F : ℤ ⟶ B ∧ ∀ x ∈ ℤ ∀ y ∈ ℤ F ⁡ x + y = F ⁡ x + R F ⁡ y
36 6 32 35 sylanbrc ⊢ R ∈ Grp ∧ 1 ˙ ∈ B → F ∈ ℤ ring GrpHom R