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Theorem mulgmhm

Description: The map from x to n x for a fixed positive integer n is a monoid homomorphism if the monoid is commutative. (Contributed by Mario Carneiro, 4-May-2015)

Ref Expression
Hypotheses mulgmhm.b ⊢ B = Base G
mulgmhm.m ⊢ · ˙ = ⋅ G
Assertion mulgmhm ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ∈ G MndHom G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgmhm.b ⊢ B = Base G
2 mulgmhm.m ⊢ · ˙ = ⋅ G
3 cmnmnd ⊢ G ∈ CMnd → G ∈ Mnd
4 3 adantr ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → G ∈ Mnd
5 1 2 mulgnn0cl ⊢ G ∈ Mnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ x ∈ B → M · ˙ x ∈ B
6 3 5 syl3an1 ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ x ∈ B → M · ˙ x ∈ B
7 6 3expa ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ x ∈ B → M · ˙ x ∈ B
8 7 fmpttd ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x : B ⟶ B
9 3anass ⊢ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B ↔ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B
10 eqid ⊢ + G = + G
11 1 2 10 mulgnn0di ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → M · ˙ y + G z = M · ˙ y + G M · ˙ z
12 9 11 sylan2br ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → M · ˙ y + G z = M · ˙ y + G M · ˙ z
13 12 anassrs ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → M · ˙ y + G z = M · ˙ y + G M · ˙ z
14 1 10 mndcl ⊢ G ∈ Mnd ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + G z ∈ B
15 14 3expb ⊢ G ∈ Mnd ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + G z ∈ B
16 4 15 sylan ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → y + G z ∈ B
17 oveq2 ⊢ x = y + G z → M · ˙ x = M · ˙ y + G z
18 eqid ⊢ x ∈ B ⟼ M · ˙ x = x ∈ B ⟼ M · ˙ x
19 ovex ⊢ M · ˙ y + G z ∈ V
20 17 18 19 fvmpt ⊢ y + G z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = M · ˙ y + G z
21 16 20 syl ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = M · ˙ y + G z
22 oveq2 ⊢ x = y → M · ˙ x = M · ˙ y
23 ovex ⊢ M · ˙ y ∈ V
24 22 18 23 fvmpt ⊢ y ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y = M · ˙ y
25 oveq2 ⊢ x = z → M · ˙ x = M · ˙ z
26 ovex ⊢ M · ˙ z ∈ V
27 25 18 26 fvmpt ⊢ z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z = M · ˙ z
28 24 27 oveqan12d ⊢ y ∈ B ∧ z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z = M · ˙ y + G M · ˙ z
29 28 adantl ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z = M · ˙ y + G M · ˙ z
30 13 21 29 3eqtr4d ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ y ∈ B ∧ z ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z
31 30 ralrimivva ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → ∀ y ∈ B ∀ z ∈ B x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z
32 eqid ⊢ 0 G = 0 G
33 1 32 mndidcl ⊢ G ∈ Mnd → 0 G ∈ B
34 oveq2 ⊢ x = 0 G → M · ˙ x = M · ˙ 0 G
35 ovex ⊢ M · ˙ 0 G ∈ V
36 34 18 35 fvmpt ⊢ 0 G ∈ B → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ 0 G = M · ˙ 0 G
37 4 33 36 3syl ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ 0 G = M · ˙ 0 G
38 1 2 32 mulgnn0z ⊢ G ∈ Mnd ∧ M ∈ ℕ 0 → M · ˙ 0 G = 0 G
39 3 38 sylan ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → M · ˙ 0 G = 0 G
40 37 39 eqtrd ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ 0 G = 0 G
41 8 31 40 3jca ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x : B ⟶ B ∧ ∀ y ∈ B ∀ z ∈ B x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ 0 G = 0 G
42 1 1 10 10 32 32 ismhm ⊢ x ∈ B ⟼ M · ˙ x ∈ G MndHom G ↔ G ∈ Mnd ∧ G ∈ Mnd ∧ x ∈ B ⟼ M · ˙ x : B ⟶ B ∧ ∀ y ∈ B ∀ z ∈ B x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G z = x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ y + G x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ z ∧ x ∈ B ⟼ M · ˙ x ⁡ 0 G = 0 G
43 4 4 41 42 syl21anbrc ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 → x ∈ B ⟼ M · ˙ x ∈ G MndHom G