Metamath Proof Explorer


Theorem idlmhm

Description: The identity function on a module is linear. (Contributed by Stefan O'Rear, 4-Sep-2015)

Ref Expression
Hypothesis idlmhm.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
Assertion idlmhm ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( I โ†พ ๐ต ) โˆˆ ( ๐‘€ LMHom ๐‘€ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 idlmhm.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
2 eqid โŠข ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ )
3 eqid โŠข ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ )
4 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
5 id โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘€ โˆˆ LMod )
6 eqidd โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) = ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) )
7 lmodgrp โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ๐‘€ โˆˆ Grp )
8 1 idghm โŠข ( ๐‘€ โˆˆ Grp โ†’ ( I โ†พ ๐ต ) โˆˆ ( ๐‘€ GrpHom ๐‘€ ) )
9 7 8 syl โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( I โ†พ ๐ต ) โˆˆ ( ๐‘€ GrpHom ๐‘€ ) )
10 1 3 2 4 lmodvscl โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ๐ต )
11 10 3expb โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ๐ต )
12 fvresi โŠข ( ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) โˆˆ ๐ต โ†’ ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) )
13 11 12 syl โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) )
14 fvresi โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต โ†’ ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ )
15 14 ad2antll โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ฆ ) = ๐‘ฆ )
16 15 oveq2d โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) )
17 13 16 eqtr4d โŠข ( ( ๐‘€ โˆˆ LMod โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( Scalar โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ๐‘ฆ ) ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘€ ) ( ( I โ†พ ๐ต ) โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
18 1 2 2 3 3 4 5 5 6 9 17 islmhmd โŠข ( ๐‘€ โˆˆ LMod โ†’ ( I โ†พ ๐ต ) โˆˆ ( ๐‘€ LMHom ๐‘€ ) )