Metamath Proof Explorer


Theorem zlmodzxzscm

Description: The scalar multiplication of the ZZ-module ZZ X. ZZ . (Contributed by AV, 20-May-2019) (Revised by AV, 10-Jun-2019)

Ref Expression
Hypotheses zlmodzxz.z โŠข ๐‘ = ( โ„คring freeLMod { 0 , 1 } )
zlmodzxzscm.t โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ )
Assertion zlmodzxzscm ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด โˆ™ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } ) = { โŸจ 0 , ( ๐ด ยท ๐ต ) โŸฉ , โŸจ 1 , ( ๐ด ยท ๐ถ ) โŸฉ } )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 zlmodzxz.z โŠข ๐‘ = ( โ„คring freeLMod { 0 , 1 } )
2 zlmodzxzscm.t โŠข โˆ™ = ( ยท๐‘  โ€˜ ๐‘ )
3 prex โŠข { 0 , 1 } โˆˆ V
4 3 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ { 0 , 1 } โˆˆ V )
5 fnconstg โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) Fn { 0 , 1 } )
6 5 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) Fn { 0 , 1 } )
7 c0ex โŠข 0 โˆˆ V
8 1ex โŠข 1 โˆˆ V
9 7 8 pm3.2i โŠข ( 0 โˆˆ V โˆง 1 โˆˆ V )
10 9 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( 0 โˆˆ V โˆง 1 โˆˆ V ) )
11 3simpc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) )
12 0ne1 โŠข 0 โ‰  1
13 12 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ 0 โ‰  1 )
14 fnprg โŠข ( ( ( 0 โˆˆ V โˆง 1 โˆˆ V ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โˆง 0 โ‰  1 ) โ†’ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } Fn { 0 , 1 } )
15 10 11 13 14 syl3anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } Fn { 0 , 1 } )
16 4 6 15 offvalfv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ( .r โ€˜ โ„คring ) { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } ) = ( ๐‘ฅ โˆˆ { 0 , 1 } โ†ฆ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
17 eqid โŠข ( Base โ€˜ ๐‘ ) = ( Base โ€˜ ๐‘ )
18 eqid โŠข ( Base โ€˜ โ„คring ) = ( Base โ€˜ โ„คring )
19 simp1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
20 zringbas โŠข โ„ค = ( Base โ€˜ โ„คring )
21 19 20 eleqtrdi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( Base โ€˜ โ„คring ) )
22 1 zlmodzxzel โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
23 22 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โˆˆ ( Base โ€˜ ๐‘ ) )
24 eqid โŠข ( .r โ€˜ โ„คring ) = ( .r โ€˜ โ„คring )
25 1 17 18 4 21 23 2 24 frlmvscafval โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด โˆ™ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } ) = ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โˆ˜f ( .r โ€˜ โ„คring ) { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } ) )
26 7 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ 0 โˆˆ V )
27 8 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ 1 โˆˆ V )
28 ovexd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ V )
29 ovexd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ถ ) โˆˆ V )
30 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 0 ) )
31 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 0 ) )
32 30 31 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = 0 โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 0 ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 0 ) ) )
33 zringmulr โŠข ยท = ( .r โ€˜ โ„คring )
34 33 eqcomi โŠข ( .r โ€˜ โ„คring ) = ยท
35 34 a1i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( .r โ€˜ โ„คring ) = ยท )
36 7 prid1 โŠข 0 โˆˆ { 0 , 1 }
37 fvconst2g โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 0 โˆˆ { 0 , 1 } ) โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 0 ) = ๐ด )
38 19 36 37 sylancl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 0 ) = ๐ด )
39 simp2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
40 fvpr1g โŠข ( ( 0 โˆˆ V โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง 0 โ‰  1 ) โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 0 ) = ๐ต )
41 26 39 13 40 syl3anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 0 ) = ๐ต )
42 35 38 41 oveq123d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 0 ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 0 ) ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) )
43 32 42 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฅ = 0 ) โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) )
44 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = 1 โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) )
45 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = 1 โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 1 ) )
46 44 45 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = 1 โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 1 ) ) )
47 8 prid2 โŠข 1 โˆˆ { 0 , 1 }
48 fvconst2g โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 1 โˆˆ { 0 , 1 } ) โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) = ๐ด )
49 19 47 48 sylancl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) = ๐ด )
50 simp3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
51 fvpr2g โŠข ( ( 1 โˆˆ V โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค โˆง 0 โ‰  1 ) โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 1 ) = ๐ถ )
52 27 50 13 51 syl3anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 1 ) = ๐ถ )
53 35 49 52 oveq123d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ 1 ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ 1 ) ) = ( ๐ด ยท ๐ถ ) )
54 46 53 sylan9eqr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โˆง ๐‘ฅ = 1 ) โ†’ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ๐ด ยท ๐ถ ) )
55 26 27 28 29 43 54 fmptpr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ { โŸจ 0 , ( ๐ด ยท ๐ต ) โŸฉ , โŸจ 1 , ( ๐ด ยท ๐ถ ) โŸฉ } = ( ๐‘ฅ โˆˆ { 0 , 1 } โ†ฆ ( ( ( { 0 , 1 } ร— { ๐ด } ) โ€˜ ๐‘ฅ ) ( .r โ€˜ โ„คring ) ( { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) )
56 16 25 55 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด โˆ™ { โŸจ 0 , ๐ต โŸฉ , โŸจ 1 , ๐ถ โŸฉ } ) = { โŸจ 0 , ( ๐ด ยท ๐ต ) โŸฉ , โŸจ 1 , ( ๐ด ยท ๐ถ ) โŸฉ } )