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Theorem ghmcmn

Description: The image of a commutative monoid G under a group homomorphism F is a commutative monoid. (Contributed by Thierry Arnoux, 26-Jan-2020)

Ref Expression
Hypotheses ghmabl.x X = Base G
ghmabl.y Y = Base H
ghmabl.p + ˙ = + G
ghmabl.q ˙ = + H
ghmabl.f φ x X y X F x + ˙ y = F x ˙ F y
ghmabl.1 φ F : X onto Y
ghmcmn.3 φ G CMnd
Assertion ghmcmn φ H CMnd

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ghmabl.x X = Base G
2 ghmabl.y Y = Base H
3 ghmabl.p + ˙ = + G
4 ghmabl.q ˙ = + H
5 ghmabl.f φ x X y X F x + ˙ y = F x ˙ F y
6 ghmabl.1 φ F : X onto Y
7 ghmcmn.3 φ G CMnd
8 cmnmnd G CMnd G Mnd
9 7 8 syl φ G Mnd
10 5 1 2 3 4 6 9 mhmmnd φ H Mnd
11 simp-6l φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j φ
12 11 7 syl φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j G CMnd
13 simp-4r φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j a X
14 simplr φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j b X
15 1 3 cmncom G CMnd a X b X a + ˙ b = b + ˙ a
16 12 13 14 15 syl3anc φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j a + ˙ b = b + ˙ a
17 16 fveq2d φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F a + ˙ b = F b + ˙ a
18 11 5 syl3an1 φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j x X y X F x + ˙ y = F x ˙ F y
19 18 13 14 mhmlem φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F a + ˙ b = F a ˙ F b
20 18 14 13 mhmlem φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F b + ˙ a = F b ˙ F a
21 17 19 20 3eqtr3d φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F a ˙ F b = F b ˙ F a
22 simpllr φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F a = i
23 simpr φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F b = j
24 22 23 oveq12d φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F a ˙ F b = i ˙ j
25 23 22 oveq12d φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j F b ˙ F a = j ˙ i
26 21 24 25 3eqtr3d φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j i ˙ j = j ˙ i
27 foelrni F : X onto Y j Y b X F b = j
28 6 27 sylan φ j Y b X F b = j
29 28 ad5ant13 φ i Y j Y a X F a = i b X F b = j
30 26 29 r19.29a φ i Y j Y a X F a = i i ˙ j = j ˙ i
31 foelrni F : X onto Y i Y a X F a = i
32 6 31 sylan φ i Y a X F a = i
33 32 adantr φ i Y j Y a X F a = i
34 30 33 r19.29a φ i Y j Y i ˙ j = j ˙ i
35 34 anasss φ i Y j Y i ˙ j = j ˙ i
36 35 ralrimivva φ i Y j Y i ˙ j = j ˙ i
37 2 4 iscmn H CMnd H Mnd i Y j Y i ˙ j = j ˙ i
38 10 36 37 sylanbrc φ H CMnd