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Theorem pj1ghm

Description: The left projection function is a group homomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 21-Apr-2016)

Ref Expression
Hypotheses pj1eu.a ⊢ + ˙ = + G
pj1eu.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ G
pj1eu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
pj1eu.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
pj1eu.2 ⊢ φ → T ∈ SubGrp ⁡ G
pj1eu.3 ⊢ φ → U ∈ SubGrp ⁡ G
pj1eu.4 ⊢ φ → T ∩ U = 0 ˙
pj1eu.5 ⊢ φ → T ⊆ Z ⁡ U
pj1f.p ⊢ P = proj 1 ⁡ G
Assertion pj1ghm ⊢ φ → T P U ∈ G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U GrpHom G

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pj1eu.a ⊢ + ˙ = + G
2 pj1eu.s ⊢ ⊕ ˙ = LSSum ⁡ G
3 pj1eu.o ⊢ 0 ˙ = 0 G
4 pj1eu.z ⊢ Z = Cntz ⁡ G
5 pj1eu.2 ⊢ φ → T ∈ SubGrp ⁡ G
6 pj1eu.3 ⊢ φ → U ∈ SubGrp ⁡ G
7 pj1eu.4 ⊢ φ → T ∩ U = 0 ˙
8 pj1eu.5 ⊢ φ → T ⊆ Z ⁡ U
9 pj1f.p ⊢ P = proj 1 ⁡ G
10 eqid ⊢ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U = Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
11 eqid ⊢ Base G = Base G
12 ovex ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ V
13 eqid ⊢ G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U = G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
14 13 1 ressplusg ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ V → + ˙ = + G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
15 12 14 ax-mp ⊢ + ˙ = + G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
16 2 4 lsmsubg ⊢ T ∈ SubGrp ⁡ G ∧ U ∈ SubGrp ⁡ G ∧ T ⊆ Z ⁡ U → T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G
17 5 6 8 16 syl3anc ⊢ φ → T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G
18 13 subggrp ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G → G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ∈ Grp
19 17 18 syl ⊢ φ → G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ∈ Grp
20 subgrcl ⊢ T ∈ SubGrp ⁡ G → G ∈ Grp
21 5 20 syl ⊢ φ → G ∈ Grp
22 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pj1f ⊢ φ → T P U : T ⊕ ˙ U ⟶ T
23 11 subgss ⊢ T ∈ SubGrp ⁡ G → T ⊆ Base G
24 5 23 syl ⊢ φ → T ⊆ Base G
25 22 24 fssd ⊢ φ → T P U : T ⊕ ˙ U ⟶ Base G
26 13 subgbas ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G → T ⊕ ˙ U = Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
27 17 26 syl ⊢ φ → T ⊕ ˙ U = Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
28 27 feq2d ⊢ φ → T P U : T ⊕ ˙ U ⟶ Base G ↔ T P U : Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ⟶ Base G
29 25 28 mpbid ⊢ φ → T P U : Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ⟶ Base G
30 27 eleq2d ⊢ φ → x ∈ T ⊕ ˙ U ↔ x ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
31 27 eleq2d ⊢ φ → y ∈ T ⊕ ˙ U ↔ y ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
32 30 31 anbi12d ⊢ φ → x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U ↔ x ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U
33 32 biimpar ⊢ φ ∧ x ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U → x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U
34 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pj1id ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U → x = T P U ⁡ x + ˙ U P T ⁡ x
35 34 adantrr ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x = T P U ⁡ x + ˙ U P T ⁡ x
36 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pj1id ⊢ φ ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → y = T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ y
37 36 adantrl ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → y = T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ y
38 35 37 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ U P T ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ y
39 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T ∈ SubGrp ⁡ G
40 grpmnd ⊢ G ∈ Grp → G ∈ Mnd
41 39 20 40 3syl ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → G ∈ Mnd
42 39 23 syl ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T ⊆ Base G
43 simpl ⊢ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x ∈ T ⊕ ˙ U
44 ffvelcdm ⊢ T P U : T ⊕ ˙ U ⟶ T ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x ∈ T
45 22 43 44 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x ∈ T
46 42 45 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x ∈ Base G
47 simpr ⊢ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → y ∈ T ⊕ ˙ U
48 ffvelcdm ⊢ T P U : T ⊕ ˙ U ⟶ T ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ y ∈ T
49 22 47 48 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ y ∈ T
50 42 49 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ y ∈ Base G
51 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U ∈ SubGrp ⁡ G
52 11 subgss ⊢ U ∈ SubGrp ⁡ G → U ⊆ Base G
53 51 52 syl ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U ⊆ Base G
54 1 2 3 4 5 6 7 8 9 pj2f ⊢ φ → U P T : T ⊕ ˙ U ⟶ U
55 ffvelcdm ⊢ U P T : T ⊕ ˙ U ⟶ U ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ x ∈ U
56 54 43 55 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ x ∈ U
57 53 56 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ x ∈ Base G
58 ffvelcdm ⊢ U P T : T ⊕ ˙ U ⟶ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ y ∈ U
59 54 47 58 syl2an ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ y ∈ U
60 53 59 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ y ∈ Base G
61 8 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T ⊆ Z ⁡ U
62 61 49 sseldd ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ y ∈ Z ⁡ U
63 1 4 cntzi ⊢ T P U ⁡ y ∈ Z ⁡ U ∧ U P T ⁡ x ∈ U → T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ x = U P T ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y
64 62 56 63 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ x = U P T ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y
65 11 1 41 46 50 57 60 64 mnd4g ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y = T P U ⁡ x + ˙ U P T ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ y
66 38 65 eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y
67 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T ∩ U = 0 ˙
68 1 subgcl ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y ∈ T ⊕ ˙ U
69 68 3expb ⊢ T ⊕ ˙ U ∈ SubGrp ⁡ G ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y ∈ T ⊕ ˙ U
70 17 69 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y ∈ T ⊕ ˙ U
71 1 subgcl ⊢ T ∈ SubGrp ⁡ G ∧ T P U ⁡ x ∈ T ∧ T P U ⁡ y ∈ T → T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y ∈ T
72 39 45 49 71 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y ∈ T
73 1 subgcl ⊢ U ∈ SubGrp ⁡ G ∧ U P T ⁡ x ∈ U ∧ U P T ⁡ y ∈ U → U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y ∈ U
74 51 56 59 73 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y ∈ U
75 1 2 3 4 39 51 67 61 9 70 72 74 pj1eq ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y + ˙ U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y ↔ T P U ⁡ x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y ∧ U P T ⁡ x + ˙ y = U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y
76 66 75 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y ∧ U P T ⁡ x + ˙ y = U P T ⁡ x + ˙ U P T ⁡ y
77 76 simpld ⊢ φ ∧ x ∈ T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y
78 33 77 syldan ⊢ φ ∧ x ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U ∧ y ∈ Base G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U → T P U ⁡ x + ˙ y = T P U ⁡ x + ˙ T P U ⁡ y
79 10 11 15 1 19 21 29 78 isghmd ⊢ φ → T P U ∈ G ↾ 𝑠 T ⊕ ˙ U GrpHom G