Metamath Proof Explorer


Theorem mnringlmodd

Description: Monoid rings are left modules. (Contributed by Rohan Ridenour, 14-May-2024)

Ref Expression
Hypotheses mnringlmodd.1 โŠข ๐น = ( ๐‘… MndRing ๐‘€ )
mnringlmodd.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
mnringlmodd.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ ๐‘ˆ )
Assertion mnringlmodd ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ LMod )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mnringlmodd.1 โŠข ๐น = ( ๐‘… MndRing ๐‘€ )
2 mnringlmodd.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… โˆˆ Ring )
3 mnringlmodd.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โˆˆ ๐‘ˆ )
4 fvexd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ V )
5 eqid โŠข ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) = ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) )
6 5 frlmlmod โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ( Base โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ V ) โ†’ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆˆ LMod )
7 2 4 6 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆˆ LMod )
8 eqidd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) )
9 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘€ ) = ( Base โ€˜ ๐‘€ )
10 eqid โŠข ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) )
11 1 9 5 10 2 3 mnringbased โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = ( Base โ€˜ ๐น ) )
12 1 9 5 2 3 mnringaddgd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( +g โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = ( +g โ€˜ ๐น ) )
13 12 oveqdr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฅ ( +g โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) )
14 5 frlmsca โŠข ( ( ๐‘… โˆˆ Ring โˆง ( Base โ€˜ ๐‘€ ) โˆˆ V ) โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) )
15 2 4 14 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) )
16 1 2 3 mnringscad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘… = ( Scalar โ€˜ ๐น ) )
17 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘… ) = ( Base โ€˜ ๐‘… )
18 1 9 5 2 3 mnringvscad โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น ) )
19 18 oveqdr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฅ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘… ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( Base โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) ) ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฅ ( ยท๐‘  โ€˜ ๐น ) ๐‘ฆ ) )
20 8 11 13 15 16 17 19 lmodpropd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘… freeLMod ( Base โ€˜ ๐‘€ ) ) โˆˆ LMod โ†” ๐น โˆˆ LMod ) )
21 7 20 mpbid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐น โˆˆ LMod )