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Theorem r1plmhm

Description: The univariate polynomial remainder function F is a module homomorphism. Its image ( F "s P ) is sometimes called the "ring of remainders" (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Apr-2025)

Ref Expression
Hypotheses r1plmhm.1 𝑃 = ( Poly1𝑅 )
r1plmhm.2 𝑈 = ( Base ‘ 𝑃 )
r1plmhm.4 𝐸 = ( rem1p𝑅 )
r1plmhm.5 𝑁 = ( Unic1p𝑅 )
r1plmhm.6 𝐹 = ( 𝑓𝑈 ↦ ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) )
r1plmhm.9 ( 𝜑𝑅 ∈ Ring )
r1plmhm.10 ( 𝜑𝑀𝑁 )
Assertion r1plmhm ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑃 LMHom ( 𝐹s 𝑃 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 r1plmhm.1 𝑃 = ( Poly1𝑅 )
2 r1plmhm.2 𝑈 = ( Base ‘ 𝑃 )
3 r1plmhm.4 𝐸 = ( rem1p𝑅 )
4 r1plmhm.5 𝑁 = ( Unic1p𝑅 )
5 r1plmhm.6 𝐹 = ( 𝑓𝑈 ↦ ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) )
6 r1plmhm.9 ( 𝜑𝑅 ∈ Ring )
7 r1plmhm.10 ( 𝜑𝑀𝑁 )
8 6 adantr ( ( 𝜑𝑓𝑈 ) → 𝑅 ∈ Ring )
9 simpr ( ( 𝜑𝑓𝑈 ) → 𝑓𝑈 )
10 7 adantr ( ( 𝜑𝑓𝑈 ) → 𝑀𝑁 )
11 3 1 2 4 r1pcl ( ( 𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑓𝑈𝑀𝑁 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) ∈ 𝑈 )
12 8 9 10 11 syl3anc ( ( 𝜑𝑓𝑈 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) ∈ 𝑈 )
13 12 5 fmptd ( 𝜑𝐹 : 𝑈𝑈 )
14 eqid ( +g𝑃 ) = ( +g𝑃 )
15 anass ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ↔ ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) )
16 6 ad6antr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑅 ∈ Ring )
17 simp-6r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑎𝑈 )
18 7 ad6antr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑀𝑁 )
19 simplr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) )
20 oveq1 ( 𝑓 = 𝑎 → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) )
21 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
22 5 20 17 21 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) )
23 oveq1 ( 𝑓 = 𝑝 → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑝 𝐸 𝑀 ) )
24 simp-4r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑝𝑈 )
25 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑝 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
26 5 23 24 25 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑝 ) = ( 𝑝 𝐸 𝑀 ) )
27 19 22 26 3eqtr3d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑝 𝐸 𝑀 ) )
28 simp-5r ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑏𝑈 )
29 1 2 4 3 16 17 18 27 14 24 28 r1padd1 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
30 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
31 1 ply1ring ( 𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ Ring )
32 6 31 syl ( 𝜑𝑃 ∈ Ring )
33 32 ringgrpd ( 𝜑𝑃 ∈ Grp )
34 33 ad6antr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑃 ∈ Grp )
35 2 14 34 17 28 grpcld ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ∈ 𝑈 )
36 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
37 5 30 35 36 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
38 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
39 2 14 34 24 28 grpcld ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ∈ 𝑈 )
40 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
41 5 38 39 40 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
42 29 37 41 3eqtr4d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) )
43 32 ringabld ( 𝜑𝑃 ∈ Abel )
44 43 ad6antr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑃 ∈ Abel )
45 2 14 ablcom ( ( 𝑃 ∈ Abel ∧ 𝑝𝑈𝑏𝑈 ) → ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) = ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) )
46 44 24 28 45 syl3anc ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) = ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) )
47 46 fveq2d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) )
48 42 47 eqtrd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) )
49 simpr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) )
50 oveq1 ( 𝑓 = 𝑏 → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) )
51 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
52 5 50 28 51 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) )
53 oveq1 ( 𝑓 = 𝑞 → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑞 𝐸 𝑀 ) )
54 simpllr ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → 𝑞𝑈 )
55 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑞 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
56 5 53 54 55 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹𝑞 ) = ( 𝑞 𝐸 𝑀 ) )
57 49 52 56 3eqtr3d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑞 𝐸 𝑀 ) )
58 1 2 4 3 16 28 18 57 14 54 24 r1padd1 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) )
59 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) )
60 2 14 34 28 24 grpcld ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ∈ 𝑈 )
61 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
62 5 59 60 61 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) = ( ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) )
63 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) )
64 2 14 34 54 24 grpcld ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ∈ 𝑈 )
65 ovexd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
66 5 63 64 65 fvmptd3 ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) = ( ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) 𝐸 𝑀 ) )
67 58 62 66 3eqtr4d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑏 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) )
68 2 14 ablcom ( ( 𝑃 ∈ Abel ∧ 𝑞𝑈𝑝𝑈 ) → ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) = ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) )
69 44 54 24 68 syl3anc ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) = ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) )
70 69 fveq2d ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑞 ( +g𝑃 ) 𝑝 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) )
71 48 67 70 3eqtrd ( ( ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) )
72 71 expl ( ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ 𝑝𝑈 ) ∧ 𝑞𝑈 ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) ) )
73 72 anasss ( ( ( ( 𝜑𝑎𝑈 ) ∧ 𝑏𝑈 ) ∧ ( 𝑝𝑈𝑞𝑈 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) ) )
74 15 73 sylanbr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) ∧ ( 𝑝𝑈𝑞𝑈 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) ) )
75 74 3impa ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ∧ ( 𝑝𝑈𝑞𝑈 ) ) → ( ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑝 ) ∧ ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝐹𝑞 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑎 ( +g𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑝 ( +g𝑃 ) 𝑞 ) ) ) )
76 eqid ( Scalar ‘ 𝑃 ) = ( Scalar ‘ 𝑃 )
77 eqid ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) )
78 simplr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) )
79 simpr2 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑎𝑈 )
80 ovexd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
81 5 20 79 80 fvmptd3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) )
82 simpr3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑏𝑈 )
83 ovexd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
84 5 50 82 83 fvmptd3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹𝑏 ) = ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) )
85 78 81 84 3eqtr3d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) )
86 85 oveq2d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) ) = ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) ) )
87 6 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑅 ∈ Ring )
88 7 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑀𝑁 )
89 eqid ( ·𝑠𝑃 ) = ( ·𝑠𝑃 )
90 eqid ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ 𝑅 )
91 simpr1 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) )
92 1 ply1sca ( 𝑅 ∈ Ring → 𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑃 ) )
93 6 92 syl ( 𝜑𝑅 = ( Scalar ‘ 𝑃 ) )
94 93 fveq2d ( 𝜑 → ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) )
95 94 ad2antrr ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( Base ‘ 𝑅 ) = ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) )
96 91 95 eleqtrrd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑘 ∈ ( Base ‘ 𝑅 ) )
97 1 2 4 3 87 79 88 89 90 96 r1pvsca ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) ( 𝑎 𝐸 𝑀 ) ) )
98 1 2 4 3 87 82 88 89 90 96 r1pvsca ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) = ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) ( 𝑏 𝐸 𝑀 ) ) )
99 86 97 98 3eqtr4d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
100 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) 𝐸 𝑀 ) )
101 1 ply1lmod ( 𝑅 ∈ Ring → 𝑃 ∈ LMod )
102 87 101 syl ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → 𝑃 ∈ LMod )
103 2 76 89 77 102 91 79 lmodvscld ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) ∈ 𝑈 )
104 ovexd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
105 5 100 103 104 fvmptd3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) ) = ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) 𝐸 𝑀 ) )
106 oveq1 ( 𝑓 = ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) → ( 𝑓 𝐸 𝑀 ) = ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
107 2 76 89 77 102 91 82 lmodvscld ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) ∈ 𝑈 )
108 ovexd ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) ∈ V )
109 5 106 107 108 fvmptd3 ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) ) = ( ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) 𝐸 𝑀 ) )
110 99 105 109 3eqtr4d ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) ) )
111 110 an32s ( ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) ∧ ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) ) )
112 111 ex ( ( 𝜑 ∧ ( 𝑘 ∈ ( Base ‘ ( Scalar ‘ 𝑃 ) ) ∧ 𝑎𝑈𝑏𝑈 ) ) → ( ( 𝐹𝑎 ) = ( 𝐹𝑏 ) → ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑎 ) ) = ( 𝐹 ‘ ( 𝑘 ( ·𝑠𝑃 ) 𝑏 ) ) ) )
113 6 101 syl ( 𝜑𝑃 ∈ LMod )
114 2 13 14 75 76 77 112 113 89 imaslmhm ( 𝜑 → ( ( 𝐹s 𝑃 ) ∈ LMod ∧ 𝐹 ∈ ( 𝑃 LMHom ( 𝐹s 𝑃 ) ) ) )
115 114 simprd ( 𝜑𝐹 ∈ ( 𝑃 LMHom ( 𝐹s 𝑃 ) ) )