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Theorem mat1ghm

Description: There is a group homomorphism from the additive group of a ring to the additive group of the ring of matrices with dimension 1 over this ring. (Contributed by AV, 22-Dec-2019)

Ref Expression
Hypotheses mat1rhmval.k ⊢ K = Base R
mat1rhmval.a ⊢ A = E Mat R
mat1rhmval.b ⊢ B = Base A
mat1rhmval.o ⊢ O = E E
mat1rhmval.f ⊢ F = x ∈ K ⟼ O x
Assertion mat1ghm ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → F ∈ R GrpHom A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mat1rhmval.k ⊢ K = Base R
2 mat1rhmval.a ⊢ A = E Mat R
3 mat1rhmval.b ⊢ B = Base A
4 mat1rhmval.o ⊢ O = E E
5 mat1rhmval.f ⊢ F = x ∈ K ⟼ O x
6 eqid ⊢ + R = + R
7 eqid ⊢ + A = + A
8 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
9 8 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → R ∈ Grp
10 snfi ⊢ E ∈ Fin
11 simpl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → R ∈ Ring
12 2 matgrp ⊢ E ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → A ∈ Grp
13 10 11 12 sylancr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → A ∈ Grp
14 1 2 3 4 5 mat1f ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → F : K ⟶ B
15 11 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → R ∈ Ring
16 simpr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → E ∈ V
17 16 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E ∈ V
18 simpl ⊢ w ∈ K ∧ y ∈ K → w ∈ K
19 18 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → w ∈ K
20 1 2 3 4 5 mat1rhmelval ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K → E F ⁡ w E = w
21 15 17 19 20 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ w E = w
22 simpr ⊢ w ∈ K ∧ y ∈ K → y ∈ K
23 22 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → y ∈ K
24 1 2 3 4 5 mat1rhmelval ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ y ∈ K → E F ⁡ y E = y
25 15 17 23 24 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ y E = y
26 21 25 oveq12d ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ w E + R E F ⁡ y E = w + R y
27 1 2 3 4 5 mat1rhmcl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K → F ⁡ w ∈ B
28 15 17 19 27 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ w ∈ B
29 1 2 3 4 5 mat1rhmcl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ y ∈ K → F ⁡ y ∈ B
30 15 17 23 29 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ y ∈ B
31 snidg ⊢ E ∈ V → E ∈ E
32 31 31 jca ⊢ E ∈ V → E ∈ E ∧ E ∈ E
33 32 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → E ∈ E ∧ E ∈ E
34 33 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E ∈ E ∧ E ∈ E
35 2 3 7 6 matplusgcell ⊢ F ⁡ w ∈ B ∧ F ⁡ y ∈ B ∧ E ∈ E ∧ E ∈ E → E F ⁡ w + A F ⁡ y E = E F ⁡ w E + R E F ⁡ y E
36 28 30 34 35 syl21anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ w + A F ⁡ y E = E F ⁡ w E + R E F ⁡ y E
37 1 6 ringacl ⊢ R ∈ Ring ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → w + R y ∈ K
38 15 19 23 37 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → w + R y ∈ K
39 1 2 3 4 5 mat1rhmelval ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w + R y ∈ K → E F ⁡ w + R y E = w + R y
40 15 17 38 39 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ w + R y E = w + R y
41 26 36 40 3eqtr4rd ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → E F ⁡ w + R y E = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
42 oveq1 ⊢ i = E → i F ⁡ w + R y j = E F ⁡ w + R y j
43 oveq1 ⊢ i = E → i F ⁡ w + A F ⁡ y j = E F ⁡ w + A F ⁡ y j
44 42 43 eqeq12d ⊢ i = E → i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j ↔ E F ⁡ w + R y j = E F ⁡ w + A F ⁡ y j
45 oveq2 ⊢ j = E → E F ⁡ w + R y j = E F ⁡ w + R y E
46 oveq2 ⊢ j = E → E F ⁡ w + A F ⁡ y j = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
47 45 46 eqeq12d ⊢ j = E → E F ⁡ w + R y j = E F ⁡ w + A F ⁡ y j ↔ E F ⁡ w + R y E = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
48 44 47 2ralsng ⊢ E ∈ V ∧ E ∈ V → ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j ↔ E F ⁡ w + R y E = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
49 16 16 48 syl2anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j ↔ E F ⁡ w + R y E = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
50 49 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j ↔ E F ⁡ w + R y E = E F ⁡ w + A F ⁡ y E
51 41 50 mpbird ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j
52 1 2 3 4 5 mat1rhmcl ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w + R y ∈ K → F ⁡ w + R y ∈ B
53 15 17 38 52 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ w + R y ∈ B
54 2 matring ⊢ E ∈ Fin ∧ R ∈ Ring → A ∈ Ring
55 10 11 54 sylancr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → A ∈ Ring
56 55 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → A ∈ Ring
57 3 7 ringacl ⊢ A ∈ Ring ∧ F ⁡ w ∈ B ∧ F ⁡ y ∈ B → F ⁡ w + A F ⁡ y ∈ B
58 56 28 30 57 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ w + A F ⁡ y ∈ B
59 2 3 eqmat ⊢ F ⁡ w + R y ∈ B ∧ F ⁡ w + A F ⁡ y ∈ B → F ⁡ w + R y = F ⁡ w + A F ⁡ y ↔ ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j
60 53 58 59 syl2anc ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ w + R y = F ⁡ w + A F ⁡ y ↔ ∀ i ∈ E ∀ j ∈ E i F ⁡ w + R y j = i F ⁡ w + A F ⁡ y j
61 51 60 mpbird ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V ∧ w ∈ K ∧ y ∈ K → F ⁡ w + R y = F ⁡ w + A F ⁡ y
62 1 3 6 7 9 13 14 61 isghmd ⊢ R ∈ Ring ∧ E ∈ V → F ∈ R GrpHom A