Metamath Proof Explorer


Theorem submmulg

Description: A group multiple is the same if evaluated in a submonoid. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses submmulgcl.t โŠข โˆ™ = ( .g โ€˜ ๐บ )
submmulg.h โŠข ๐ป = ( ๐บ โ†พs ๐‘† )
submmulg.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐ป )
Assertion submmulg ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 submmulgcl.t โŠข โˆ™ = ( .g โ€˜ ๐บ )
2 submmulg.h โŠข ๐ป = ( ๐บ โ†พs ๐‘† )
3 submmulg.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐ป )
4 simpl1 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) )
5 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐บ ) = ( +g โ€˜ ๐บ )
6 2 5 ressplusg โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โ†’ ( +g โ€˜ ๐บ ) = ( +g โ€˜ ๐ป ) )
7 4 6 syl โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( +g โ€˜ ๐บ ) = ( +g โ€˜ ๐ป ) )
8 7 seqeq2d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) = seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) )
9 8 fveq1d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
10 simpr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
11 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐บ ) = ( Base โ€˜ ๐บ )
12 11 submss โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โ†’ ๐‘† โІ ( Base โ€˜ ๐บ ) )
13 12 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘† โІ ( Base โ€˜ ๐บ ) )
14 simp3 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† )
15 13 14 sseldd โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) )
16 15 adantr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) )
17 eqid โŠข seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) = seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) )
18 11 5 1 17 mulgnn โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
19 10 16 18 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐บ ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
20 2 submbas โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โ†’ ๐‘† = ( Base โ€˜ ๐ป ) )
21 20 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘† = ( Base โ€˜ ๐ป ) )
22 14 21 eleqtrd โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ป ) )
23 22 adantr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ป ) )
24 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐ป ) = ( Base โ€˜ ๐ป )
25 eqid โŠข ( +g โ€˜ ๐ป ) = ( +g โ€˜ ๐ป )
26 eqid โŠข seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) = seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) )
27 24 25 3 26 mulgnn โŠข ( ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ป ) ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
28 10 23 27 syl2anc โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( seq 1 ( ( +g โ€˜ ๐ป ) , ( โ„• ร— { ๐‘‹ } ) ) โ€˜ ๐‘ ) )
29 9 19 28 3eqtr4d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )
30 simpl1 โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) )
31 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐บ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ )
32 2 31 subm0 โŠข ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โ†’ ( 0g โ€˜ ๐บ ) = ( 0g โ€˜ ๐ป ) )
33 30 32 syl โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( 0g โ€˜ ๐บ ) = ( 0g โ€˜ ๐ป ) )
34 15 adantr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) )
35 11 31 1 mulg0 โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐บ ) โ†’ ( 0 โˆ™ ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
36 34 35 syl โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( 0 โˆ™ ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
37 22 adantr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ป ) )
38 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐ป ) = ( 0g โ€˜ ๐ป )
39 24 38 3 mulg0 โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ( Base โ€˜ ๐ป ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐ป ) )
40 37 39 syl โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐ป ) )
41 33 36 40 3eqtr4d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( 0 โˆ™ ๐‘‹ ) = ( 0 ยท ๐‘‹ ) )
42 simpr โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘ = 0 )
43 42 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( 0 โˆ™ ๐‘‹ ) )
44 42 oveq1d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( 0 ยท ๐‘‹ ) )
45 41 43 44 3eqtr4d โŠข ( ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )
46 simp2 โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
47 elnn0 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†” ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
48 46 47 sylib โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
49 29 45 48 mpjaodan โŠข ( ( ๐‘† โˆˆ ( SubMnd โ€˜ ๐บ ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐‘† ) โ†’ ( ๐‘ โˆ™ ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )