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Theorem mhmimasplusg

Description: Value of the operation of the surjective image. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses mhmimasplusg.w 𝑊 = ( 𝐹s 𝑉 )
mhmimasplusg.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑉 )
mhmimasplusg.c 𝐶 = ( Base ‘ 𝑊 )
mhmimasplusg.x ( 𝜑𝑋𝐵 )
mhmimasplusg.y ( 𝜑𝑌𝐵 )
mhmimasplusg.1 ( 𝜑𝐹 : 𝐵onto𝐶 )
mhmimasplusg.f ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) )
mhmimasplusg.2 + = ( +g𝑉 )
mhmimasplusg.3 = ( +g𝑊 )
Assertion mhmimasplusg ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝑋 ) ( 𝐹𝑌 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑋 + 𝑌 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mhmimasplusg.w 𝑊 = ( 𝐹s 𝑉 )
2 mhmimasplusg.b 𝐵 = ( Base ‘ 𝑉 )
3 mhmimasplusg.c 𝐶 = ( Base ‘ 𝑊 )
4 mhmimasplusg.x ( 𝜑𝑋𝐵 )
5 mhmimasplusg.y ( 𝜑𝑌𝐵 )
6 mhmimasplusg.1 ( 𝜑𝐹 : 𝐵onto𝐶 )
7 mhmimasplusg.f ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) )
8 mhmimasplusg.2 + = ( +g𝑉 )
9 mhmimasplusg.3 = ( +g𝑊 )
10 simprl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) )
11 simprr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) )
12 10 11 oveq12d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( ( 𝐹𝑎 ) ( 𝐹𝑏 ) ) = ( ( 𝐹𝑝 ) ( 𝐹𝑞 ) ) )
13 7 3ad2ant1 ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) )
14 13 adantr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → 𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) )
15 simpl2l ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → 𝑎𝐵 )
16 simpl2r ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → 𝑏𝐵 )
17 2 8 9 mhmlin ( ( 𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) ∧ 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 + 𝑏 ) ) = ( ( 𝐹𝑎 ) ( 𝐹𝑏 ) ) )
18 14 15 16 17 syl3anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 + 𝑏 ) ) = ( ( 𝐹𝑎 ) ( 𝐹𝑏 ) ) )
19 simpl3l ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → 𝑝𝐵 )
20 simpl3r ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → 𝑞𝐵 )
21 2 8 9 mhmlin ( ( 𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) ∧ 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 + 𝑞 ) ) = ( ( 𝐹𝑝 ) ( 𝐹𝑞 ) ) )
22 14 19 20 21 syl3anc ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 + 𝑞 ) ) = ( ( 𝐹𝑝 ) ( 𝐹𝑞 ) ) )
23 12 18 22 3eqtr4d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) ∧ ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 + 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 + 𝑞 ) ) )
24 23 ex ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝐵𝑏𝐵 ) ∧ ( 𝑝𝐵𝑞𝐵 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 + 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 + 𝑞 ) ) ) )
25 1 a1i ( 𝜑𝑊 = ( 𝐹s 𝑉 ) )
26 2 a1i ( 𝜑𝐵 = ( Base ‘ 𝑉 ) )
27 mhmrcl1 ( 𝐹 ∈ ( 𝑉 MndHom 𝑊 ) → 𝑉 ∈ Mnd )
28 7 27 syl ( 𝜑𝑉 ∈ Mnd )
29 6 24 25 26 28 8 9 imasaddval ( ( 𝜑𝑋𝐵𝑌𝐵 ) → ( ( 𝐹𝑋 ) ( 𝐹𝑌 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑋 + 𝑌 ) ) )
30 4 5 29 mpd3an23 ( 𝜑 → ( ( 𝐹𝑋 ) ( 𝐹𝑌 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑋 + 𝑌 ) ) )