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Theorem ghmf1 14711
Description: Two ways of saying a group homomorphism is 1-1 into its codomain. (Contributed by Paul Chapman, 3-Mar-2008.) (Revised by Mario Carneiro, 13-Jan-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
ghmf1.x  |-  X  =  ( Base `  S
)
ghmf1.y  |-  Y  =  ( Base `  T
)
ghmf1.z  |-  .0.  =  ( 0g `  S )
ghmf1.u  |-  U  =  ( 0g `  T
)
Assertion
Ref Expression
ghmf1  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  ( F : X -1-1-> Y  <->  A. x  e.  X  ( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  ) ) )
Distinct variable groups:    x, F    x, S    x, T    x, U    x, X    x, Y    x,  .0.

Proof of Theorem ghmf1
Dummy variables  y 
z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 ghmf1.z . . . . . . . 8  |-  .0.  =  ( 0g `  S )
2 ghmf1.u . . . . . . . 8  |-  U  =  ( 0g `  T
)
31, 2ghmid 14689 . . . . . . 7  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  ( F `  .0.  )  =  U )
43ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  ( F `  .0.  )  =  U )
54eqeq2d 2294 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  ( ( F `  x )  =  ( F `  .0.  )  <->  ( F `  x )  =  U ) )
6 simplr 731 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  F : X -1-1-> Y )
7 simpr 447 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  x  e.  X )
8 ghmgrp1 14685 . . . . . . . 8  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  S  e.  Grp )
98ad2antrr 706 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  S  e.  Grp )
10 ghmf1.x . . . . . . . 8  |-  X  =  ( Base `  S
)
1110, 1grpidcl 14510 . . . . . . 7  |-  ( S  e.  Grp  ->  .0.  e.  X )
129, 11syl 15 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  .0.  e.  X )
13 f1fveq 5786 . . . . . 6  |-  ( ( F : X -1-1-> Y  /\  ( x  e.  X  /\  .0.  e.  X ) )  ->  ( ( F `  x )  =  ( F `  .0.  )  <->  x  =  .0.  ) )
146, 7, 12, 13syl12anc 1180 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  ( ( F `  x )  =  ( F `  .0.  )  <->  x  =  .0.  ) )
155, 14bitr3d 246 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  ( ( F `  x )  =  U  <->  x  =  .0.  ) )
1615biimpd 198 . . 3  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  /\  x  e.  X
)  ->  ( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  ) )
1716ralrimiva 2626 . 2  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  F : X -1-1-> Y )  ->  A. x  e.  X  ( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  ) )
18 ghmf1.y . . . . 5  |-  Y  =  ( Base `  T
)
1910, 18ghmf 14687 . . . 4  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  F : X
--> Y )
2019adantr 451 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  (
( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  ->  F : X
--> Y )
21 eqid 2283 . . . . . . . . . 10  |-  ( -g `  S )  =  (
-g `  S )
22 eqid 2283 . . . . . . . . . 10  |-  ( -g `  T )  =  (
-g `  T )
2310, 21, 22ghmsub 14691 . . . . . . . . 9  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X )  ->  ( F `  ( y
( -g `  S ) z ) )  =  ( ( F `  y ) ( -g `  T ) ( F `
 z ) ) )
24233expb 1152 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  (
y  e.  X  /\  z  e.  X )
)  ->  ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) )  =  ( ( F `  y ) ( -g `  T
) ( F `  z ) ) )
2524adantlr 695 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( F `  (
y ( -g `  S
) z ) )  =  ( ( F `
 y ) (
-g `  T )
( F `  z
) ) )
2625eqeq1d 2291 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) )  =  U  <->  ( ( F `  y )
( -g `  T ) ( F `  z
) )  =  U ) )
278adantr 451 . . . . . . . 8  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  (
( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  ->  S  e.  Grp )
2810, 21grpsubcl 14546 . . . . . . . . 9  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X )  ->  ( y ( -g `  S ) z )  e.  X )
29283expb 1152 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X
) )  ->  (
y ( -g `  S
) z )  e.  X )
3027, 29sylan 457 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( y ( -g `  S ) z )  e.  X )
31 simplr 731 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  ->  A. x  e.  X  ( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  ) )
32 fveq2 5525 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  ( y (
-g `  S )
z )  ->  ( F `  x )  =  ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) ) )
3332eqeq1d 2291 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( y (
-g `  S )
z )  ->  (
( F `  x
)  =  U  <->  ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) )  =  U ) )
34 eqeq1 2289 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  ( y (
-g `  S )
z )  ->  (
x  =  .0.  <->  ( y
( -g `  S ) z )  =  .0.  ) )
3533, 34imbi12d 311 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  ( y (
-g `  S )
z )  ->  (
( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  )  <->  ( ( F `
 ( y (
-g `  S )
z ) )  =  U  ->  ( y
( -g `  S ) z )  =  .0.  ) ) )
3635rspcv 2880 . . . . . . 7  |-  ( ( y ( -g `  S
) z )  e.  X  ->  ( A. x  e.  X  (
( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )  ->  ( ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) )  =  U  -> 
( y ( -g `  S ) z )  =  .0.  ) ) )
3730, 31, 36sylc 56 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( F `  ( y ( -g `  S ) z ) )  =  U  -> 
( y ( -g `  S ) z )  =  .0.  ) )
3826, 37sylbird 226 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( ( F `
 y ) (
-g `  T )
( F `  z
) )  =  U  ->  ( y (
-g `  S )
z )  =  .0.  ) )
39 ghmgrp2 14686 . . . . . . 7  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  T  e.  Grp )
4039ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  ->  T  e.  Grp )
4119ad2antrr 706 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  ->  F : X --> Y )
42 simprl 732 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
y  e.  X )
43 ffvelrn 5663 . . . . . . 7  |-  ( ( F : X --> Y  /\  y  e.  X )  ->  ( F `  y
)  e.  Y )
4441, 42, 43syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( F `  y
)  e.  Y )
45 simprr 733 . . . . . . 7  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
z  e.  X )
46 ffvelrn 5663 . . . . . . 7  |-  ( ( F : X --> Y  /\  z  e.  X )  ->  ( F `  z
)  e.  Y )
4741, 45, 46syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( F `  z
)  e.  Y )
4818, 2, 22grpsubeq0 14552 . . . . . 6  |-  ( ( T  e.  Grp  /\  ( F `  y )  e.  Y  /\  ( F `  z )  e.  Y )  ->  (
( ( F `  y ) ( -g `  T ) ( F `
 z ) )  =  U  <->  ( F `  y )  =  ( F `  z ) ) )
4940, 44, 47, 48syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( ( F `
 y ) (
-g `  T )
( F `  z
) )  =  U  <-> 
( F `  y
)  =  ( F `
 z ) ) )
508ad2antrr 706 . . . . . 6  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  ->  S  e.  Grp )
5110, 1, 21grpsubeq0 14552 . . . . . 6  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  y  e.  X  /\  z  e.  X )  ->  ( ( y (
-g `  S )
z )  =  .0.  <->  y  =  z ) )
5250, 42, 45, 51syl3anc 1182 . . . . 5  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( y (
-g `  S )
z )  =  .0.  <->  y  =  z ) )
5338, 49, 523imtr3d 258 . . . 4  |-  ( ( ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  ( ( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  /\  ( y  e.  X  /\  z  e.  X ) )  -> 
( ( F `  y )  =  ( F `  z )  ->  y  =  z ) )
5453ralrimivva 2635 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  (
( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  ->  A. y  e.  X  A. z  e.  X  ( ( F `  y )  =  ( F `  z )  ->  y  =  z ) )
55 dff13 5783 . . 3  |-  ( F : X -1-1-> Y  <->  ( F : X --> Y  /\  A. y  e.  X  A. z  e.  X  (
( F `  y
)  =  ( F `
 z )  -> 
y  =  z ) ) )
5620, 54, 55sylanbrc 645 . 2  |-  ( ( F  e.  ( S 
GrpHom  T )  /\  A. x  e.  X  (
( F `  x
)  =  U  ->  x  =  .0.  )
)  ->  F : X -1-1-> Y )
5717, 56impbida 805 1  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  ( F : X -1-1-> Y  <->  A. x  e.  X  ( ( F `  x )  =  U  ->  x  =  .0.  ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   A.wral 2543   -->wf 5251   -1-1->wf1 5252   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   Basecbs 13148   0gc0g 13400   Grpcgrp 14362   -gcsg 14365    GrpHom cghm 14680
This theorem is referenced by:  cayleylem2  14788  fidomndrnglem  16047  pwssplit4  27191  islindf5  27309
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4188  ax-pr 4214  ax-un 4512
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-id 4309  df-xp 4695  df-rel 4696  df-cnv 4697  df-co 4698  df-dm 4699  df-rn 4700  df-res 4701  df-ima 4702  df-iota 5219  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-ov 5861  df-oprab 5862  df-mpt2 5863  df-1st 6122  df-2nd 6123  df-riota 6304  df-0g 13404  df-mnd 14367  df-grp 14489  df-minusg 14490  df-sbg 14491  df-ghm 14681
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