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Theorem islmhm2

Description: A one-equation proof of linearity of a left module homomorphism, similar to df-lss . (Contributed by Mario Carneiro, 7-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses islmhm2.b B = Base S
islmhm2.c C = Base T
islmhm2.k K = Scalar S
islmhm2.l L = Scalar T
islmhm2.e E = Base K
islmhm2.p + ˙ = + S
islmhm2.q ˙ = + T
islmhm2.m · ˙ = S
islmhm2.n × ˙ = T
Assertion islmhm2 S LMod T LMod F S LMHom T F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 islmhm2.b B = Base S
2 islmhm2.c C = Base T
3 islmhm2.k K = Scalar S
4 islmhm2.l L = Scalar T
5 islmhm2.e E = Base K
6 islmhm2.p + ˙ = + S
7 islmhm2.q ˙ = + T
8 islmhm2.m · ˙ = S
9 islmhm2.n × ˙ = T
10 1 2 lmhmf F S LMHom T F : B C
11 3 4 lmhmsca F S LMHom T L = K
12 lmghm F S LMHom T F S GrpHom T
13 12 adantr F S LMHom T x E y B z B F S GrpHom T
14 lmhmlmod1 F S LMHom T S LMod
15 14 adantr F S LMHom T x E y B z B S LMod
16 simpr1 F S LMHom T x E y B z B x E
17 simpr2 F S LMHom T x E y B z B y B
18 1 3 8 5 lmodvscl S LMod x E y B x · ˙ y B
19 15 16 17 18 syl3anc F S LMHom T x E y B z B x · ˙ y B
20 simpr3 F S LMHom T x E y B z B z B
21 1 6 7 ghmlin F S GrpHom T x · ˙ y B z B F x · ˙ y + ˙ z = F x · ˙ y ˙ F z
22 13 19 20 21 syl3anc F S LMHom T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = F x · ˙ y ˙ F z
23 3 5 1 8 9 lmhmlin F S LMHom T x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
24 23 3adant3r3 F S LMHom T x E y B z B F x · ˙ y = x × ˙ F y
25 24 oveq1d F S LMHom T x E y B z B F x · ˙ y ˙ F z = x × ˙ F y ˙ F z
26 22 25 eqtrd F S LMHom T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z
27 26 ralrimivvva F S LMHom T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z
28 10 11 27 3jca F S LMHom T F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z
29 28 adantl S LMod T LMod F S LMHom T F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z
30 lmodgrp S LMod S Grp
31 lmodgrp T LMod T Grp
32 30 31 anim12i S LMod T LMod S Grp T Grp
33 32 adantr S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z S Grp T Grp
34 simpr1 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F : B C
35 3 lmodring S LMod K Ring
36 35 ad2antrr S LMod T LMod F : B C L = K K Ring
37 eqid 1 K = 1 K
38 5 37 ringidcl K Ring 1 K E
39 oveq1 x = 1 K x · ˙ y = 1 K · ˙ y
40 39 fvoveq1d x = 1 K F x · ˙ y + ˙ z = F 1 K · ˙ y + ˙ z
41 oveq1 x = 1 K x × ˙ F y = 1 K × ˙ F y
42 41 oveq1d x = 1 K x × ˙ F y ˙ F z = 1 K × ˙ F y ˙ F z
43 40 42 eqeq12d x = 1 K F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z
44 43 2ralbidv x = 1 K y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z
45 44 rspcv 1 K E x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z
46 36 38 45 3syl S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z
47 simplll S LMod T LMod F : B C L = K y B z B S LMod
48 simprl S LMod T LMod F : B C L = K y B z B y B
49 1 3 8 37 lmodvs1 S LMod y B 1 K · ˙ y = y
50 47 48 49 syl2anc S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 K · ˙ y = y
51 50 fvoveq1d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = F y + ˙ z
52 simplrr S LMod T LMod F : B C L = K y B z B L = K
53 52 fveq2d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 L = 1 K
54 53 oveq1d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 L × ˙ F y = 1 K × ˙ F y
55 simpllr S LMod T LMod F : B C L = K y B z B T LMod
56 simplrl S LMod T LMod F : B C L = K y B z B F : B C
57 56 48 ffvelrnd S LMod T LMod F : B C L = K y B z B F y C
58 eqid 1 L = 1 L
59 2 4 9 58 lmodvs1 T LMod F y C 1 L × ˙ F y = F y
60 55 57 59 syl2anc S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 L × ˙ F y = F y
61 54 60 eqtr3d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 K × ˙ F y = F y
62 61 oveq1d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B 1 K × ˙ F y ˙ F z = F y ˙ F z
63 51 62 eqeq12d S LMod T LMod F : B C L = K y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z F y + ˙ z = F y ˙ F z
64 63 2ralbidva S LMod T LMod F : B C L = K y B z B F 1 K · ˙ y + ˙ z = 1 K × ˙ F y ˙ F z y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
65 46 64 sylibd S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
66 65 exp32 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
67 66 3imp2 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
68 34 67 jca S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F : B C y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
69 1 2 6 7 isghm F S GrpHom T S Grp T Grp F : B C y B z B F y + ˙ z = F y ˙ F z
70 33 68 69 sylanbrc S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F S GrpHom T
71 simpr2 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z L = K
72 eqid 0 S = 0 S
73 eqid 0 T = 0 T
74 72 73 ghmid F S GrpHom T F 0 S = 0 T
75 70 74 syl S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F 0 S = 0 T
76 30 ad3antrrr S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B S Grp
77 1 72 grpidcl S Grp 0 S B
78 oveq2 z = 0 S x · ˙ y + ˙ z = x · ˙ y + ˙ 0 S
79 78 fveq2d z = 0 S F x · ˙ y + ˙ z = F x · ˙ y + ˙ 0 S
80 fveq2 z = 0 S F z = F 0 S
81 80 oveq2d z = 0 S x × ˙ F y ˙ F z = x × ˙ F y ˙ F 0 S
82 79 81 eqeq12d z = 0 S F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F x · ˙ y + ˙ 0 S = x × ˙ F y ˙ F 0 S
83 82 rspcv 0 S B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F x · ˙ y + ˙ 0 S = x × ˙ F y ˙ F 0 S
84 76 77 83 3syl S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F x · ˙ y + ˙ 0 S = x × ˙ F y ˙ F 0 S
85 simplll S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B S LMod
86 simprl S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x E
87 simprr S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B y B
88 85 86 87 18 syl3anc S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x · ˙ y B
89 1 6 72 grprid S Grp x · ˙ y B x · ˙ y + ˙ 0 S = x · ˙ y
90 76 88 89 syl2anc S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x · ˙ y + ˙ 0 S = x · ˙ y
91 90 fveq2d S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B F x · ˙ y + ˙ 0 S = F x · ˙ y
92 simplr3 S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B F 0 S = 0 T
93 92 oveq2d S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x × ˙ F y ˙ F 0 S = x × ˙ F y ˙ 0 T
94 simpllr S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B T LMod
95 94 31 syl S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B T Grp
96 simplr2 S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B L = K
97 96 fveq2d S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B Base L = Base K
98 97 5 eqtr4di S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B Base L = E
99 86 98 eleqtrrd S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x Base L
100 simplr1 S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B F : B C
101 100 87 ffvelrnd S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B F y C
102 eqid Base L = Base L
103 2 4 9 102 lmodvscl T LMod x Base L F y C x × ˙ F y C
104 94 99 101 103 syl3anc S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x × ˙ F y C
105 2 7 73 grprid T Grp x × ˙ F y C x × ˙ F y ˙ 0 T = x × ˙ F y
106 95 104 105 syl2anc S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x × ˙ F y ˙ 0 T = x × ˙ F y
107 93 106 eqtrd S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B x × ˙ F y ˙ F 0 S = x × ˙ F y
108 91 107 eqeq12d S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B F x · ˙ y + ˙ 0 S = x × ˙ F y ˙ F 0 S F x · ˙ y = x × ˙ F y
109 84 108 sylibd S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F x · ˙ y = x × ˙ F y
110 109 ralimdvva S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
111 110 3exp2 S LMod T LMod F : B C L = K F 0 S = 0 T x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
112 111 com45 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F 0 S = 0 T x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
113 112 3imp2 S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F 0 S = 0 T x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
114 75 113 mpd S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
115 3 4 5 1 8 9 islmhm3 S LMod T LMod F S LMHom T F S GrpHom T L = K x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
116 115 adantr S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F S LMHom T F S GrpHom T L = K x E y B F x · ˙ y = x × ˙ F y
117 70 71 114 116 mpbir3and S LMod T LMod F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z F S LMHom T
118 29 117 impbida S LMod T LMod F S LMHom T F : B C L = K x E y B z B F x · ˙ y + ˙ z = x × ˙ F y ˙ F z