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Theorem mhmco 15798
Description: The composition of monoid homomorphisms is a homomorphism. (Contributed by Mario Carneiro, 12-Jun-2015.)
Assertion
Ref Expression
mhmco  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F  o.  G )  e.  ( S MndHom  U ) )

Proof of Theorem mhmco
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mhmrcl2 15776 . . 3  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  U  e.  Mnd )
2 mhmrcl1 15775 . . 3  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  S  e.  Mnd )
31, 2anim12ci 567 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( S  e.  Mnd  /\  U  e. 
Mnd ) )
4 eqid 2462 . . . . 5  |-  ( Base `  T )  =  (
Base `  T )
5 eqid 2462 . . . . 5  |-  ( Base `  U )  =  (
Base `  U )
64, 5mhmf 15777 . . . 4  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  F :
( Base `  T ) --> ( Base `  U )
)
7 eqid 2462 . . . . 5  |-  ( Base `  S )  =  (
Base `  S )
87, 4mhmf 15777 . . . 4  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  G :
( Base `  S ) --> ( Base `  T )
)
9 fco 5734 . . . 4  |-  ( ( F : ( Base `  T ) --> ( Base `  U )  /\  G : ( Base `  S
) --> ( Base `  T
) )  ->  ( F  o.  G ) : ( Base `  S
) --> ( Base `  U
) )
106, 8, 9syl2an 477 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F  o.  G ) : (
Base `  S ) --> ( Base `  U )
)
11 eqid 2462 . . . . . . . . . 10  |-  ( +g  `  S )  =  ( +g  `  S )
12 eqid 2462 . . . . . . . . . 10  |-  ( +g  `  T )  =  ( +g  `  T )
137, 11, 12mhmlin 15779 . . . . . . . . 9  |-  ( ( G  e.  ( S MndHom  T )  /\  x  e.  ( Base `  S
)  /\  y  e.  ( Base `  S )
)  ->  ( G `  ( x ( +g  `  S ) y ) )  =  ( ( G `  x ) ( +g  `  T
) ( G `  y ) ) )
14133expb 1192 . . . . . . . 8  |-  ( ( G  e.  ( S MndHom  T )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( G `  (
x ( +g  `  S
) y ) )  =  ( ( G `
 x ) ( +g  `  T ) ( G `  y
) ) )
1514adantll 713 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( G `  (
x ( +g  `  S
) y ) )  =  ( ( G `
 x ) ( +g  `  T ) ( G `  y
) ) )
1615fveq2d 5863 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( F `  ( G `  ( x
( +g  `  S ) y ) ) )  =  ( F `  ( ( G `  x ) ( +g  `  T ) ( G `
 y ) ) ) )
17 simpll 753 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  ->  F  e.  ( T MndHom  U ) )
188ad2antlr 726 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  ->  G : ( Base `  S
) --> ( Base `  T
) )
19 simprl 755 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  ->  x  e.  ( Base `  S ) )
2018, 19ffvelrnd 6015 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( G `  x
)  e.  ( Base `  T ) )
21 simprr 756 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
y  e.  ( Base `  S ) )
2218, 21ffvelrnd 6015 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( G `  y
)  e.  ( Base `  T ) )
23 eqid 2462 . . . . . . . 8  |-  ( +g  `  U )  =  ( +g  `  U )
244, 12, 23mhmlin 15779 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  ( G `  x )  e.  ( Base `  T
)  /\  ( G `  y )  e.  (
Base `  T )
)  ->  ( F `  ( ( G `  x ) ( +g  `  T ) ( G `
 y ) ) )  =  ( ( F `  ( G `
 x ) ) ( +g  `  U
) ( F `  ( G `  y ) ) ) )
2517, 20, 22, 24syl3anc 1223 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( F `  (
( G `  x
) ( +g  `  T
) ( G `  y ) ) )  =  ( ( F `
 ( G `  x ) ) ( +g  `  U ) ( F `  ( G `  y )
) ) )
2616, 25eqtrd 2503 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( F `  ( G `  ( x
( +g  `  S ) y ) ) )  =  ( ( F `
 ( G `  x ) ) ( +g  `  U ) ( F `  ( G `  y )
) ) )
272adantl 466 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  S  e.  Mnd )
287, 11mndcl 15728 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  e.  Mnd  /\  x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
x ( +g  `  S
) y )  e.  ( Base `  S
) )
29283expb 1192 . . . . . . 7  |-  ( ( S  e.  Mnd  /\  ( x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S ) ) )  ->  ( x ( +g  `  S ) y )  e.  (
Base `  S )
)
3027, 29sylan 471 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( x ( +g  `  S ) y )  e.  ( Base `  S
) )
31 fvco3 5937 . . . . . 6  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  (
x ( +g  `  S
) y )  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  ( x
( +g  `  S ) y ) )  =  ( F `  ( G `  ( x
( +g  `  S ) y ) ) ) )
3218, 30, 31syl2anc 661 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( ( F  o.  G ) `  (
x ( +g  `  S
) y ) )  =  ( F `  ( G `  ( x ( +g  `  S
) y ) ) ) )
33 fvco3 5937 . . . . . . 7  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  x )  =  ( F `  ( G `  x ) ) )
3418, 19, 33syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( ( F  o.  G ) `  x
)  =  ( F `
 ( G `  x ) ) )
35 fvco3 5937 . . . . . . 7  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  y  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  y )  =  ( F `  ( G `  y ) ) )
3618, 21, 35syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( ( F  o.  G ) `  y
)  =  ( F `
 ( G `  y ) ) )
3734, 36oveq12d 6295 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( ( ( F  o.  G ) `  x ) ( +g  `  U ) ( ( F  o.  G ) `
 y ) )  =  ( ( F `
 ( G `  x ) ) ( +g  `  U ) ( F `  ( G `  y )
) ) )
3826, 32, 373eqtr4d 2513 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  /\  (
x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) ) )  -> 
( ( F  o.  G ) `  (
x ( +g  `  S
) y ) )  =  ( ( ( F  o.  G ) `
 x ) ( +g  `  U ) ( ( F  o.  G ) `  y
) ) )
3938ralrimivva 2880 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  A. x  e.  ( Base `  S
) A. y  e.  ( Base `  S
) ( ( F  o.  G ) `  ( x ( +g  `  S ) y ) )  =  ( ( ( F  o.  G
) `  x )
( +g  `  U ) ( ( F  o.  G ) `  y
) ) )
408adantl 466 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  G :
( Base `  S ) --> ( Base `  T )
)
41 eqid 2462 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  S )  =  ( 0g `  S
)
427, 41mndidcl 15747 . . . . . 6  |-  ( S  e.  Mnd  ->  ( 0g `  S )  e.  ( Base `  S
) )
4327, 42syl 16 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( 0g `  S )  e.  (
Base `  S )
)
44 fvco3 5937 . . . . 5  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  ( 0g `  S )  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  ( 0g `  S ) )  =  ( F `  ( G `  ( 0g `  S ) ) ) )
4540, 43, 44syl2anc 661 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( ( F  o.  G ) `  ( 0g `  S
) )  =  ( F `  ( G `
 ( 0g `  S ) ) ) )
46 eqid 2462 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  T )  =  ( 0g `  T
)
4741, 46mhm0 15780 . . . . . 6  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  ( G `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  T ) )
4847adantl 466 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( G `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  T ) )
4948fveq2d 5863 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F `  ( G `  ( 0g `  S ) ) )  =  ( F `
 ( 0g `  T ) ) )
50 eqid 2462 . . . . . 6  |-  ( 0g
`  U )  =  ( 0g `  U
)
5146, 50mhm0 15780 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  ( F `  ( 0g `  T
) )  =  ( 0g `  U ) )
5251adantr 465 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F `  ( 0g `  T
) )  =  ( 0g `  U ) )
5345, 49, 523eqtrd 2507 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( ( F  o.  G ) `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  U ) )
5410, 39, 533jca 1171 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( ( F  o.  G ) : ( Base `  S
) --> ( Base `  U
)  /\  A. x  e.  ( Base `  S
) A. y  e.  ( Base `  S
) ( ( F  o.  G ) `  ( x ( +g  `  S ) y ) )  =  ( ( ( F  o.  G
) `  x )
( +g  `  U ) ( ( F  o.  G ) `  y
) )  /\  (
( F  o.  G
) `  ( 0g `  S ) )  =  ( 0g `  U
) ) )
557, 5, 11, 23, 41, 50ismhm 15774 . 2  |-  ( ( F  o.  G )  e.  ( S MndHom  U
)  <->  ( ( S  e.  Mnd  /\  U  e.  Mnd )  /\  (
( F  o.  G
) : ( Base `  S ) --> ( Base `  U )  /\  A. x  e.  ( Base `  S ) A. y  e.  ( Base `  S
) ( ( F  o.  G ) `  ( x ( +g  `  S ) y ) )  =  ( ( ( F  o.  G
) `  x )
( +g  `  U ) ( ( F  o.  G ) `  y
) )  /\  (
( F  o.  G
) `  ( 0g `  S ) )  =  ( 0g `  U
) ) ) )
563, 54, 55sylanbrc 664 1  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F  o.  G )  e.  ( S MndHom  U ) )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 369    /\ w3a 968    = wceq 1374    e. wcel 1762   A.wral 2809    o. ccom 4998   -->wf 5577   ` cfv 5581  (class class class)co 6277   Basecbs 14481   +g cplusg 14546   0gc0g 14686   Mndcmnd 15717   MndHom cmhm 15770
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1596  ax-4 1607  ax-5 1675  ax-6 1714  ax-7 1734  ax-8 1764  ax-9 1766  ax-10 1781  ax-11 1786  ax-12 1798  ax-13 1963  ax-ext 2440  ax-sep 4563  ax-nul 4571  ax-pow 4620  ax-pr 4681  ax-un 6569
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3an 970  df-tru 1377  df-ex 1592  df-nf 1595  df-sb 1707  df-eu 2274  df-mo 2275  df-clab 2448  df-cleq 2454  df-clel 2457  df-nfc 2612  df-ne 2659  df-ral 2814  df-rex 2815  df-reu 2816  df-rmo 2817  df-rab 2818  df-v 3110  df-sbc 3327  df-dif 3474  df-un 3476  df-in 3478  df-ss 3485  df-nul 3781  df-if 3935  df-pw 4007  df-sn 4023  df-pr 4025  df-op 4029  df-uni 4241  df-br 4443  df-opab 4501  df-mpt 4502  df-id 4790  df-xp 5000  df-rel 5001  df-cnv 5002  df-co 5003  df-dm 5004  df-rn 5005  df-res 5006  df-ima 5007  df-iota 5544  df-fun 5583  df-fn 5584  df-f 5585  df-fv 5589  df-riota 6238  df-ov 6280  df-oprab 6281  df-mpt2 6282  df-map 7414  df-0g 14688  df-mnd 15723  df-mhm 15772
This theorem is referenced by:  ghmco  16076  rhmco  17164  zrhpsgnmhm  18382  lgseisenlem4  23350
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