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Theorem isghm 14683
Description: Property of being a homomorphism of groups. (Contributed by Stefan O'Rear, 31-Dec-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
isghm.w  |-  X  =  ( Base `  S
)
isghm.x  |-  Y  =  ( Base `  T
)
isghm.a  |-  .+  =  ( +g  `  S )
isghm.b  |-  .+^  =  ( +g  `  T )
Assertion
Ref Expression
isghm  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  <->  ( ( S  e.  Grp  /\  T  e.  Grp )  /\  ( F : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( F `  u )  .+^  ( F `
 v ) ) ) ) )
Distinct variable groups:    v, u, S    u, T, v    u, X, v    u,  .+ , v    u, Y, v    u,  .+^ , v    u, F, v

Proof of Theorem isghm
Dummy variables  t 
s  w  f are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 df-ghm 14681 . . 3  |-  GrpHom  =  ( s  e.  Grp , 
t  e.  Grp  |->  { f  |  [. ( Base `  s )  /  w ]. ( f : w --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  w  A. v  e.  w  ( f `  ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) } )
21elmpt2cl 6061 . 2  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  ->  ( S  e.  Grp  /\  T  e. 
Grp ) )
3 fvex 5539 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  s )  e.  _V
4 feq2 5376 . . . . . . . . 9  |-  ( w  =  ( Base `  s
)  ->  ( f : w --> ( Base `  t )  <->  f :
( Base `  s ) --> ( Base `  t )
) )
5 raleq 2736 . . . . . . . . . 10  |-  ( w  =  ( Base `  s
)  ->  ( A. v  e.  w  (
f `  ( u
( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) )  <->  A. v  e.  ( Base `  s ) ( f `  ( u ( +g  `  s
) v ) )  =  ( ( f `
 u ) ( +g  `  t ) ( f `  v
) ) ) )
65raleqbi1dv 2744 . . . . . . . . 9  |-  ( w  =  ( Base `  s
)  ->  ( A. u  e.  w  A. v  e.  w  (
f `  ( u
( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) )  <->  A. u  e.  ( Base `  s ) A. v  e.  ( Base `  s ) ( f `
 ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) ) ) )
74, 6anbi12d 691 . . . . . . . 8  |-  ( w  =  ( Base `  s
)  ->  ( (
f : w --> ( Base `  t )  /\  A. u  e.  w  A. v  e.  w  (
f `  ( u
( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) ) )  <->  ( f : ( Base `  s
) --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  ( Base `  s
) A. v  e.  ( Base `  s
) ( f `  ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) ) )
83, 7sbcie 3025 . . . . . . 7  |-  ( [. ( Base `  s )  /  w ]. ( f : w --> ( Base `  t )  /\  A. u  e.  w  A. v  e.  w  (
f `  ( u
( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) ) )  <->  ( f : ( Base `  s
) --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  ( Base `  s
) A. v  e.  ( Base `  s
) ( f `  ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) )
9 fveq2 5525 . . . . . . . . . 10  |-  ( s  =  S  ->  ( Base `  s )  =  ( Base `  S
) )
10 isghm.w . . . . . . . . . 10  |-  X  =  ( Base `  S
)
119, 10syl6eqr 2333 . . . . . . . . 9  |-  ( s  =  S  ->  ( Base `  s )  =  X )
1211feq2d 5380 . . . . . . . 8  |-  ( s  =  S  ->  (
f : ( Base `  s ) --> ( Base `  t )  <->  f : X
--> ( Base `  t
) ) )
13 fveq2 5525 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( s  =  S  ->  ( +g  `  s )  =  ( +g  `  S
) )
14 isghm.a . . . . . . . . . . . . . 14  |-  .+  =  ( +g  `  S )
1513, 14syl6eqr 2333 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( s  =  S  ->  ( +g  `  s )  = 
.+  )
1615oveqd 5875 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( s  =  S  ->  (
u ( +g  `  s
) v )  =  ( u  .+  v
) )
1716fveq2d 5529 . . . . . . . . . . 11  |-  ( s  =  S  ->  (
f `  ( u
( +g  `  s ) v ) )  =  ( f `  (
u  .+  v )
) )
1817eqeq1d 2291 . . . . . . . . . 10  |-  ( s  =  S  ->  (
( f `  (
u ( +g  `  s
) v ) )  =  ( ( f `
 u ) ( +g  `  t ) ( f `  v
) )  <->  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) )
1911, 18raleqbidv 2748 . . . . . . . . 9  |-  ( s  =  S  ->  ( A. v  e.  ( Base `  s ) ( f `  ( u ( +g  `  s
) v ) )  =  ( ( f `
 u ) ( +g  `  t ) ( f `  v
) )  <->  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) )
2011, 19raleqbidv 2748 . . . . . . . 8  |-  ( s  =  S  ->  ( A. u  e.  ( Base `  s ) A. v  e.  ( Base `  s ) ( f `
 ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t ) ( f `
 v ) )  <->  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) )
2112, 20anbi12d 691 . . . . . . 7  |-  ( s  =  S  ->  (
( f : (
Base `  s ) --> ( Base `  t )  /\  A. u  e.  (
Base `  s ) A. v  e.  ( Base `  s ) ( f `  ( u ( +g  `  s
) v ) )  =  ( ( f `
 u ) ( +g  `  t ) ( f `  v
) ) )  <->  ( f : X --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) ) )
228, 21syl5bb 248 . . . . . 6  |-  ( s  =  S  ->  ( [. ( Base `  s
)  /  w ]. ( f : w --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  w  A. v  e.  w  ( f `  ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) )  <-> 
( f : X --> ( Base `  t )  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) ) )
2322abbidv 2397 . . . . 5  |-  ( s  =  S  ->  { f  |  [. ( Base `  s )  /  w ]. ( f : w --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  w  A. v  e.  w  ( f `  ( u ( +g  `  s ) v ) )  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) }  =  { f  |  ( f : X --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) } )
24 fveq2 5525 . . . . . . . . 9  |-  ( t  =  T  ->  ( Base `  t )  =  ( Base `  T
) )
25 isghm.x . . . . . . . . 9  |-  Y  =  ( Base `  T
)
2624, 25syl6eqr 2333 . . . . . . . 8  |-  ( t  =  T  ->  ( Base `  t )  =  Y )
27 feq3 5377 . . . . . . . 8  |-  ( (
Base `  t )  =  Y  ->  ( f : X --> ( Base `  t )  <->  f : X
--> Y ) )
2826, 27syl 15 . . . . . . 7  |-  ( t  =  T  ->  (
f : X --> ( Base `  t )  <->  f : X
--> Y ) )
29 fveq2 5525 . . . . . . . . . . 11  |-  ( t  =  T  ->  ( +g  `  t )  =  ( +g  `  T
) )
30 isghm.b . . . . . . . . . . 11  |-  .+^  =  ( +g  `  T )
3129, 30syl6eqr 2333 . . . . . . . . . 10  |-  ( t  =  T  ->  ( +g  `  t )  = 
.+^  )
3231oveqd 5875 . . . . . . . . 9  |-  ( t  =  T  ->  (
( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) )
3332eqeq2d 2294 . . . . . . . 8  |-  ( t  =  T  ->  (
( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) )  <->  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
)  .+^  ( f `  v ) ) ) )
34332ralbidv 2585 . . . . . . 7  |-  ( t  =  T  ->  ( A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) )  <->  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
)  .+^  ( f `  v ) ) ) )
3528, 34anbi12d 691 . . . . . 6  |-  ( t  =  T  ->  (
( f : X --> ( Base `  t )  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) )  <-> 
( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) ) ) ) )
3635abbidv 2397 . . . . 5  |-  ( t  =  T  ->  { f  |  ( f : X --> ( Base `  t
)  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( f `  u
) ( +g  `  t
) ( f `  v ) ) ) }  =  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) ) } )
37 fvex 5539 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  S )  e.  _V
3810, 37eqeltri 2353 . . . . . . 7  |-  X  e. 
_V
39 fvex 5539 . . . . . . . 8  |-  ( Base `  T )  e.  _V
4025, 39eqeltri 2353 . . . . . . 7  |-  Y  e. 
_V
41 mapex 6778 . . . . . . 7  |-  ( ( X  e.  _V  /\  Y  e.  _V )  ->  { f  |  f : X --> Y }  e.  _V )
4238, 40, 41mp2an 653 . . . . . 6  |-  { f  |  f : X --> Y }  e.  _V
43 simpl 443 . . . . . . 7  |-  ( ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) )  ->  f : X
--> Y )
4443ss2abi 3245 . . . . . 6  |-  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) ) }  C_  { f  |  f : X --> Y }
4542, 44ssexi 4159 . . . . 5  |-  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) ) }  e.  _V
4623, 36, 1, 45ovmpt2 5983 . . . 4  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  T  e.  Grp )  ->  ( S  GrpHom  T )  =  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) ) ) } )
4746eleq2d 2350 . . 3  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  T  e.  Grp )  ->  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  <->  F  e.  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u )  .+^  ( f `
 v ) ) ) } ) )
48 fex 5749 . . . . . 6  |-  ( ( F : X --> Y  /\  X  e.  _V )  ->  F  e.  _V )
4938, 48mpan2 652 . . . . 5  |-  ( F : X --> Y  ->  F  e.  _V )
5049adantr 451 . . . 4  |-  ( ( F : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( F `  u )  .+^  ( F `
 v ) ) )  ->  F  e.  _V )
51 feq1 5375 . . . . 5  |-  ( f  =  F  ->  (
f : X --> Y  <->  F : X
--> Y ) )
52 fveq1 5524 . . . . . . 7  |-  ( f  =  F  ->  (
f `  ( u  .+  v ) )  =  ( F `  (
u  .+  v )
) )
53 fveq1 5524 . . . . . . . 8  |-  ( f  =  F  ->  (
f `  u )  =  ( F `  u ) )
54 fveq1 5524 . . . . . . . 8  |-  ( f  =  F  ->  (
f `  v )  =  ( F `  v ) )
5553, 54oveq12d 5876 . . . . . . 7  |-  ( f  =  F  ->  (
( f `  u
)  .+^  ( f `  v ) )  =  ( ( F `  u )  .+^  ( F `
 v ) ) )
5652, 55eqeq12d 2297 . . . . . 6  |-  ( f  =  F  ->  (
( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) )  <->  ( F `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( F `  u
)  .+^  ( F `  v ) ) ) )
57562ralbidv 2585 . . . . 5  |-  ( f  =  F  ->  ( A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  (
u  .+  v )
)  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) )  <->  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( F `  u
)  .+^  ( F `  v ) ) ) )
5851, 57anbi12d 691 . . . 4  |-  ( f  =  F  ->  (
( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) ) )  <-> 
( F : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( F `  u ) 
.+^  ( F `  v ) ) ) ) )
5950, 58elab3 2921 . . 3  |-  ( F  e.  { f  |  ( f : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( f `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( f `  u ) 
.+^  ( f `  v ) ) ) }  <->  ( F : X
--> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v
) )  =  ( ( F `  u
)  .+^  ( F `  v ) ) ) )
6047, 59syl6bb 252 . 2  |-  ( ( S  e.  Grp  /\  T  e.  Grp )  ->  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  <->  ( F : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( F `  u )  .+^  ( F `
 v ) ) ) ) )
612, 60biadan2 623 1  |-  ( F  e.  ( S  GrpHom  T )  <->  ( ( S  e.  Grp  /\  T  e.  Grp )  /\  ( F : X --> Y  /\  A. u  e.  X  A. v  e.  X  ( F `  ( u  .+  v ) )  =  ( ( F `  u )  .+^  ( F `
 v ) ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    <-> wb 176    /\ wa 358    = wceq 1623    e. wcel 1684   {cab 2269   A.wral 2543   _Vcvv 2788   [.wsbc 2991   -->wf 5251   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   Basecbs 13148   +g cplusg 13208   Grpcgrp 14362    GrpHom cghm 14680
This theorem is referenced by:  isghm3  14684  ghmgrp1  14685  ghmgrp2  14686  ghmf  14687  ghmlin  14688  isghmd  14692  idghm  14698  ghmf1o  14712  islmhm2  15795  expghm  16450  mulgghm2  16459  pi1xfr  18553  pi1coghm  18559
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-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-ghm 14681
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