Metamath Proof Explorer


Theorem asclghm

Description: The algebra scalars function is a group homomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Jul-2015)

Ref Expression
Hypotheses asclf.a โŠข ๐ด = ( algSc โ€˜ ๐‘Š )
asclf.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
asclf.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ Ring )
asclf.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
Assertion asclghm ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( ๐น GrpHom ๐‘Š ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 asclf.a โŠข ๐ด = ( algSc โ€˜ ๐‘Š )
2 asclf.f โŠข ๐น = ( Scalar โ€˜ ๐‘Š )
3 asclf.r โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ Ring )
4 asclf.l โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
5 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐น ) = ( Base โ€˜ ๐น )
6 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘Š ) = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
7 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐น ) = ( +g โ€˜ ๐น )
8 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐‘Š ) = ( +g โ€˜ ๐‘Š )
9 2 lmodring โŠข ( ๐‘Š โˆˆ LMod โ†’ ๐น โˆˆ Ring )
10 4 9 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ Ring )
11 ringgrp โŠข ( ๐น โˆˆ Ring โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
12 10 11 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ Grp )
13 ringgrp โŠข ( ๐‘Š โˆˆ Ring โ†’ ๐‘Š โˆˆ Grp )
14 3 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘Š โˆˆ Grp )
15 1 2 3 4 5 6 asclf โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด : ( Base โ€˜ ๐น ) โŸถ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
16 4 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ๐‘Š โˆˆ LMod )
17 simprl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
18 simprr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
19 eqid โŠข ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) = ( 1r โ€˜ ๐‘Š )
20 6 19 ringidcl โŠข ( ๐‘Š โˆˆ Ring โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
21 3 20 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
22 21 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) )
23 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š )
24 6 8 2 23 5 7 lmodvsdir โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘Š ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฆ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ) )
25 16 17 18 22 24 syl13anc โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฆ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ) )
26 5 7 grpcl โŠข ( ( ๐น โˆˆ Grp โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
27 26 3expb โŠข ( ( ๐น โˆˆ Grp โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
28 12 27 sylan โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) )
29 1 2 5 23 19 asclval โŠข ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) )
30 28 29 syl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) )
31 1 2 5 23 19 asclval โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) )
32 1 2 5 23 19 asclval โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) )
33 31 32 oveqan12d โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฅ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฆ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ) )
34 33 adantl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฅ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐‘ฆ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘Š ) ( 1r โ€˜ ๐‘Š ) ) ) )
35 25 30 34 3eqtr4d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐น ) ) ) โ†’ ( ๐ด โ€˜ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฅ ) ( +g โ€˜ ๐‘Š ) ( ๐ด โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
36 5 6 7 8 12 14 15 35 isghmd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ ( ๐น GrpHom ๐‘Š ) )