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Theorem pwsco1mhm

Description: Right composition with a function on the index sets yields a monoid homomorphism of structure powers. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses pwsco1mhm.y ⊢ Y = R ↑ 𝑠 A
pwsco1mhm.z ⊢ Z = R ↑ 𝑠 B
pwsco1mhm.c ⊢ C = Base Z
pwsco1mhm.r ⊢ φ → R ∈ Mnd
pwsco1mhm.a ⊢ φ → A ∈ V
pwsco1mhm.b ⊢ φ → B ∈ W
pwsco1mhm.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
Assertion pwsco1mhm ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F ∈ Z MndHom Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 pwsco1mhm.y ⊢ Y = R ↑ 𝑠 A
2 pwsco1mhm.z ⊢ Z = R ↑ 𝑠 B
3 pwsco1mhm.c ⊢ C = Base Z
4 pwsco1mhm.r ⊢ φ → R ∈ Mnd
5 pwsco1mhm.a ⊢ φ → A ∈ V
6 pwsco1mhm.b ⊢ φ → B ∈ W
7 pwsco1mhm.f ⊢ φ → F : A ⟶ B
8 2 pwsmnd ⊢ R ∈ Mnd ∧ B ∈ W → Z ∈ Mnd
9 4 6 8 syl2anc ⊢ φ → Z ∈ Mnd
10 1 pwsmnd ⊢ R ∈ Mnd ∧ A ∈ V → Y ∈ Mnd
11 4 5 10 syl2anc ⊢ φ → Y ∈ Mnd
12 eqid ⊢ Base R = Base R
13 2 12 3 pwselbasb ⊢ R ∈ Mnd ∧ B ∈ W → g ∈ C ↔ g : B ⟶ Base R
14 4 6 13 syl2anc ⊢ φ → g ∈ C ↔ g : B ⟶ Base R
15 14 biimpa ⊢ φ ∧ g ∈ C → g : B ⟶ Base R
16 7 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ C → F : A ⟶ B
17 fco ⊢ g : B ⟶ Base R ∧ F : A ⟶ B → g ∘ F : A ⟶ Base R
18 15 16 17 syl2anc ⊢ φ ∧ g ∈ C → g ∘ F : A ⟶ Base R
19 eqid ⊢ Base Y = Base Y
20 1 12 19 pwselbasb ⊢ R ∈ Mnd ∧ A ∈ V → g ∘ F ∈ Base Y ↔ g ∘ F : A ⟶ Base R
21 4 5 20 syl2anc ⊢ φ → g ∘ F ∈ Base Y ↔ g ∘ F : A ⟶ Base R
22 21 adantr ⊢ φ ∧ g ∈ C → g ∘ F ∈ Base Y ↔ g ∘ F : A ⟶ Base R
23 18 22 mpbird ⊢ φ ∧ g ∈ C → g ∘ F ∈ Base Y
24 23 fmpttd ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F : C ⟶ Base Y
25 5 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → A ∈ V
26 fvexd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C ∧ z ∈ A → x ⁡ F ⁡ z ∈ V
27 fvexd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C ∧ z ∈ A → y ⁡ F ⁡ z ∈ V
28 7 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → F : A ⟶ B
29 28 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C ∧ z ∈ A → F ⁡ z ∈ B
30 28 feqmptd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → F = z ∈ A ⟼ F ⁡ z
31 4 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → R ∈ Mnd
32 6 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → B ∈ W
33 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∈ C
34 2 12 3 31 32 33 pwselbas ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x : B ⟶ Base R
35 34 feqmptd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x = w ∈ B ⟼ x ⁡ w
36 fveq2 ⊢ w = F ⁡ z → x ⁡ w = x ⁡ F ⁡ z
37 29 30 35 36 fmptco ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F = z ∈ A ⟼ x ⁡ F ⁡ z
38 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∈ C
39 2 12 3 31 32 38 pwselbas ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y : B ⟶ Base R
40 39 feqmptd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y = w ∈ B ⟼ y ⁡ w
41 fveq2 ⊢ w = F ⁡ z → y ⁡ w = y ⁡ F ⁡ z
42 29 30 40 41 fmptco ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∘ F = z ∈ A ⟼ y ⁡ F ⁡ z
43 25 26 27 37 42 offval2 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F + R f y ∘ F = z ∈ A ⟼ x ⁡ F ⁡ z + R y ⁡ F ⁡ z
44 fco ⊢ x : B ⟶ Base R ∧ F : A ⟶ B → x ∘ F : A ⟶ Base R
45 34 28 44 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F : A ⟶ Base R
46 1 12 19 pwselbasb ⊢ R ∈ Mnd ∧ A ∈ V → x ∘ F ∈ Base Y ↔ x ∘ F : A ⟶ Base R
47 31 25 46 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F ∈ Base Y ↔ x ∘ F : A ⟶ Base R
48 45 47 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F ∈ Base Y
49 fco ⊢ y : B ⟶ Base R ∧ F : A ⟶ B → y ∘ F : A ⟶ Base R
50 39 28 49 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∘ F : A ⟶ Base R
51 1 12 19 pwselbasb ⊢ R ∈ Mnd ∧ A ∈ V → y ∘ F ∈ Base Y ↔ y ∘ F : A ⟶ Base R
52 31 25 51 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∘ F ∈ Base Y ↔ y ∘ F : A ⟶ Base R
53 50 52 mpbird ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∘ F ∈ Base Y
54 eqid ⊢ + R = + R
55 eqid ⊢ + Y = + Y
56 1 19 31 25 48 53 54 55 pwsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F + Y y ∘ F = x ∘ F + R f y ∘ F
57 eqid ⊢ + Z = + Z
58 2 3 31 32 33 38 54 57 pwsplusgval ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y = x + R f y
59 fvexd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C ∧ w ∈ B → x ⁡ w ∈ V
60 fvexd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C ∧ w ∈ B → y ⁡ w ∈ V
61 32 59 60 35 40 offval2 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + R f y = w ∈ B ⟼ x ⁡ w + R y ⁡ w
62 58 61 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y = w ∈ B ⟼ x ⁡ w + R y ⁡ w
63 36 41 oveq12d ⊢ w = F ⁡ z → x ⁡ w + R y ⁡ w = x ⁡ F ⁡ z + R y ⁡ F ⁡ z
64 29 30 62 63 fmptco ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∘ F = z ∈ A ⟼ x ⁡ F ⁡ z + R y ⁡ F ⁡ z
65 43 56 64 3eqtr4rd ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∘ F = x ∘ F + Y y ∘ F
66 eqid ⊢ g ∈ C ⟼ g ∘ F = g ∈ C ⟼ g ∘ F
67 coeq1 ⊢ g = x + Z y → g ∘ F = x + Z y ∘ F
68 3 57 mndcl ⊢ Z ∈ Mnd ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∈ C
69 68 3expb ⊢ Z ∈ Mnd ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∈ C
70 9 69 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∈ C
71 ovex ⊢ x + Z y ∈ V
72 7 5 fexd ⊢ φ → F ∈ V
73 72 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → F ∈ V
74 coexg ⊢ x + Z y ∈ V ∧ F ∈ V → x + Z y ∘ F ∈ V
75 71 73 74 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x + Z y ∘ F ∈ V
76 66 67 70 75 fvmptd3 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Z y = x + Z y ∘ F
77 coeq1 ⊢ g = x → g ∘ F = x ∘ F
78 coexg ⊢ x ∈ C ∧ F ∈ V → x ∘ F ∈ V
79 33 73 78 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → x ∘ F ∈ V
80 66 77 33 79 fvmptd3 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x = x ∘ F
81 coeq1 ⊢ g = y → g ∘ F = y ∘ F
82 coexg ⊢ y ∈ C ∧ F ∈ V → y ∘ F ∈ V
83 38 73 82 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → y ∘ F ∈ V
84 66 81 38 83 fvmptd3 ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y = y ∘ F
85 80 84 oveq12d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Y g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y = x ∘ F + Y y ∘ F
86 65 76 85 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ C ∧ y ∈ C → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Z y = g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Y g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y
87 86 ralrimivva ⊢ φ → ∀ x ∈ C ∀ y ∈ C g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Z y = g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Y g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y
88 coeq1 ⊢ g = 0 Z → g ∘ F = 0 Z ∘ F
89 eqid ⊢ 0 Z = 0 Z
90 3 89 mndidcl ⊢ Z ∈ Mnd → 0 Z ∈ C
91 9 90 syl ⊢ φ → 0 Z ∈ C
92 coexg ⊢ 0 Z ∈ C ∧ F ∈ V → 0 Z ∘ F ∈ V
93 91 72 92 syl2anc ⊢ φ → 0 Z ∘ F ∈ V
94 66 88 91 93 fvmptd3 ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ 0 Z = 0 Z ∘ F
95 2 12 3 4 6 91 pwselbas ⊢ φ → 0 Z : B ⟶ Base R
96 fco ⊢ 0 Z : B ⟶ Base R ∧ F : A ⟶ B → 0 Z ∘ F : A ⟶ Base R
97 95 7 96 syl2anc ⊢ φ → 0 Z ∘ F : A ⟶ Base R
98 97 ffnd ⊢ φ → 0 Z ∘ F Fn A
99 fvexd ⊢ φ → 0 R ∈ V
100 fnconstg ⊢ 0 R ∈ V → A × 0 R Fn A
101 99 100 syl ⊢ φ → A × 0 R Fn A
102 eqid ⊢ 0 R = 0 R
103 2 102 pws0g ⊢ R ∈ Mnd ∧ B ∈ W → B × 0 R = 0 Z
104 4 6 103 syl2anc ⊢ φ → B × 0 R = 0 Z
105 104 fveq1d ⊢ φ → B × 0 R ⁡ F ⁡ x = 0 Z ⁡ F ⁡ x
106 105 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ A → B × 0 R ⁡ F ⁡ x = 0 Z ⁡ F ⁡ x
107 fvex ⊢ 0 R ∈ V
108 7 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ A → F ⁡ x ∈ B
109 fvconst2g ⊢ 0 R ∈ V ∧ F ⁡ x ∈ B → B × 0 R ⁡ F ⁡ x = 0 R
110 107 108 109 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ A → B × 0 R ⁡ F ⁡ x = 0 R
111 106 110 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ A → 0 Z ⁡ F ⁡ x = 0 R
112 fvco3 ⊢ F : A ⟶ B ∧ x ∈ A → 0 Z ∘ F ⁡ x = 0 Z ⁡ F ⁡ x
113 7 112 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ A → 0 Z ∘ F ⁡ x = 0 Z ⁡ F ⁡ x
114 fvconst2g ⊢ 0 R ∈ V ∧ x ∈ A → A × 0 R ⁡ x = 0 R
115 99 114 sylan ⊢ φ ∧ x ∈ A → A × 0 R ⁡ x = 0 R
116 111 113 115 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ A → 0 Z ∘ F ⁡ x = A × 0 R ⁡ x
117 98 101 116 eqfnfvd ⊢ φ → 0 Z ∘ F = A × 0 R
118 1 102 pws0g ⊢ R ∈ Mnd ∧ A ∈ V → A × 0 R = 0 Y
119 4 5 118 syl2anc ⊢ φ → A × 0 R = 0 Y
120 94 117 119 3eqtrd ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ 0 Z = 0 Y
121 24 87 120 3jca ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F : C ⟶ Base Y ∧ ∀ x ∈ C ∀ y ∈ C g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Z y = g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Y g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y ∧ g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ 0 Z = 0 Y
122 eqid ⊢ 0 Y = 0 Y
123 3 19 57 55 89 122 ismhm ⊢ g ∈ C ⟼ g ∘ F ∈ Z MndHom Y ↔ Z ∈ Mnd ∧ Y ∈ Mnd ∧ g ∈ C ⟼ g ∘ F : C ⟶ Base Y ∧ ∀ x ∈ C ∀ y ∈ C g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Z y = g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ x + Y g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ y ∧ g ∈ C ⟼ g ∘ F ⁡ 0 Z = 0 Y
124 9 11 121 123 syl21anbrc ⊢ φ → g ∈ C ⟼ g ∘ F ∈ Z MndHom Y