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Theorem mhmco 14762
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 14742 . . 3  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  U  e.  Mnd )
2 mhmrcl1 14741 . . 3  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  S  e.  Mnd )
31, 2anim12ci 551 . 2  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( S  e.  Mnd  /\  U  e. 
Mnd ) )
4 eqid 2436 . . . . 5  |-  ( Base `  T )  =  (
Base `  T )
5 eqid 2436 . . . . 5  |-  ( Base `  U )  =  (
Base `  U )
64, 5mhmf 14743 . . . 4  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  F :
( Base `  T ) --> ( Base `  U )
)
7 eqid 2436 . . . . 5  |-  ( Base `  S )  =  (
Base `  S )
87, 4mhmf 14743 . . . 4  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  G :
( Base `  S ) --> ( Base `  T )
)
9 fco 5600 . . . 4  |-  ( ( F : ( Base `  T ) --> ( Base `  U )  /\  G : ( Base `  S
) --> ( Base `  T
) )  ->  ( F  o.  G ) : ( Base `  S
) --> ( Base `  U
) )
106, 8, 9syl2an 464 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F  o.  G ) : (
Base `  S ) --> ( Base `  U )
)
11 eqid 2436 . . . . . . . . . 10  |-  ( +g  `  S )  =  ( +g  `  S )
12 eqid 2436 . . . . . . . . . 10  |-  ( +g  `  T )  =  ( +g  `  T )
137, 11, 12mhmlin 14745 . . . . . . . . 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 1154 . . . . . . . 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 695 . . . . . . 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 5732 . . . . . 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 731 . . . . . . 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 708 . . . . . . . 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 733 . . . . . . . 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 5871 . . . . . . 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 734 . . . . . . . 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 5871 . . . . . . 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 2436 . . . . . . . 8  |-  ( +g  `  U )  =  ( +g  `  U )
244, 12, 23mhmlin 14745 . . . . . . 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 1184 . . . . . 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 2468 . . . . 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 453 . . . . . . 7  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  S  e.  Mnd )
287, 11mndcl 14695 . . . . . . . 8  |-  ( ( S  e.  Mnd  /\  x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
x ( +g  `  S
) y )  e.  ( Base `  S
) )
29283expb 1154 . . . . . . 7  |-  ( ( S  e.  Mnd  /\  ( x  e.  ( Base `  S )  /\  y  e.  ( Base `  S ) ) )  ->  ( x ( +g  `  S ) y )  e.  (
Base `  S )
)
3027, 29sylan 458 . . . . . 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 5800 . . . . . 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 643 . . . . 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 5800 . . . . . . 7  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  x  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  x )  =  ( F `  ( G `  x ) ) )
3418, 19, 33syl2anc 643 . . . . . 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 5800 . . . . . . 7  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  y  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  y )  =  ( F `  ( G `  y ) ) )
3618, 21, 35syl2anc 643 . . . . . 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 6099 . . . . 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 2478 . . . 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 2798 . . 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 453 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  G :
( Base `  S ) --> ( Base `  T )
)
41 eqid 2436 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  S )  =  ( 0g `  S
)
427, 41mndidcl 14714 . . . . . 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 5800 . . . . 5  |-  ( ( G : ( Base `  S ) --> ( Base `  T )  /\  ( 0g `  S )  e.  ( Base `  S
) )  ->  (
( F  o.  G
) `  ( 0g `  S ) )  =  ( F `  ( G `  ( 0g `  S ) ) ) )
4540, 43, 44syl2anc 643 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( ( F  o.  G ) `  ( 0g `  S
) )  =  ( F `  ( G `
 ( 0g `  S ) ) ) )
46 eqid 2436 . . . . . . 7  |-  ( 0g
`  T )  =  ( 0g `  T
)
4741, 46mhm0 14746 . . . . . 6  |-  ( G  e.  ( S MndHom  T
)  ->  ( G `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  T ) )
4847adantl 453 . . . . 5  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( G `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  T ) )
4948fveq2d 5732 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F `  ( G `  ( 0g `  S ) ) )  =  ( F `
 ( 0g `  T ) ) )
50 eqid 2436 . . . . . 6  |-  ( 0g
`  U )  =  ( 0g `  U
)
5146, 50mhm0 14746 . . . . 5  |-  ( F  e.  ( T MndHom  U
)  ->  ( F `  ( 0g `  T
) )  =  ( 0g `  U ) )
5251adantr 452 . . . 4  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F `  ( 0g `  T
) )  =  ( 0g `  U ) )
5345, 49, 523eqtrd 2472 . . 3  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( ( F  o.  G ) `  ( 0g `  S
) )  =  ( 0g `  U ) )
5410, 39, 533jca 1134 . 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 14740 . 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 646 1  |-  ( ( F  e.  ( T MndHom  U )  /\  G  e.  ( S MndHom  T ) )  ->  ( F  o.  G )  e.  ( S MndHom  U ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 359    /\ w3a 936    = wceq 1652    e. wcel 1725   A.wral 2705    o. ccom 4882   -->wf 5450   ` cfv 5454  (class class class)co 6081   Basecbs 13469   +g cplusg 13529   0gc0g 13723   Mndcmnd 14684   MndHom cmhm 14736
This theorem is referenced by:  ghmco  15025  rhmco  15832  lgseisenlem4  21136
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1555  ax-5 1566  ax-17 1626  ax-9 1666  ax-8 1687  ax-13 1727  ax-14 1729  ax-6 1744  ax-7 1749  ax-11 1761  ax-12 1950  ax-ext 2417  ax-sep 4330  ax-nul 4338  ax-pow 4377  ax-pr 4403  ax-un 4701
This theorem depends on definitions:  df-bi 178  df-or 360  df-an 361  df-3an 938  df-tru 1328  df-ex 1551  df-nf 1554  df-sb 1659  df-eu 2285  df-mo 2286  df-clab 2423  df-cleq 2429  df-clel 2432  df-nfc 2561  df-ne 2601  df-ral 2710  df-rex 2711  df-reu 2712  df-rmo 2713  df-rab 2714  df-v 2958  df-sbc 3162  df-dif 3323  df-un 3325  df-in 3327  df-ss 3334  df-nul 3629  df-if 3740  df-pw 3801  df-sn 3820  df-pr 3821  df-op 3823  df-uni 4016  df-br 4213  df-opab 4267  df-mpt 4268  df-id 4498  df-xp 4884  df-rel 4885  df-cnv 4886  df-co 4887  df-dm 4888  df-rn 4889  df-res 4890  df-ima 4891  df-iota 5418  df-fun 5456  df-fn 5457  df-f 5458  df-fv 5462  df-ov 6084  df-oprab 6085  df-mpt2 6086  df-riota 6549  df-map 7020  df-0g 13727  df-mnd 14690  df-mhm 14738
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