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Theorem mulgnndir 14589
Description: Sum of group multiples, for positive multiples. TODO: This can be generalized to a semigroup if/when we introduce them. (Contributed by Mario Carneiro, 11-Dec-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
mulgnndir.b  |-  B  =  ( Base `  G
)
mulgnndir.t  |-  .x.  =  (.g
`  G )
mulgnndir.p  |-  .+  =  ( +g  `  G )
Assertion
Ref Expression
mulgnndir  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( M  +  N )  .x.  X )  =  ( ( M  .x.  X
)  .+  ( N  .x.  X ) ) )

Proof of Theorem mulgnndir
Dummy variables  x  y  z are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 mulgnndir.b . . . . . 6  |-  B  =  ( Base `  G
)
2 mulgnndir.p . . . . . 6  |-  .+  =  ( +g  `  G )
31, 2mndcl 14372 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  x  e.  B  /\  y  e.  B )  ->  ( x  .+  y
)  e.  B )
433expb 1152 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( x  e.  B  /\  y  e.  B
) )  ->  (
x  .+  y )  e.  B )
54adantlr 695 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  ( x  e.  B  /\  y  e.  B ) )  -> 
( x  .+  y
)  e.  B )
61, 2mndass 14373 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( x  e.  B  /\  y  e.  B  /\  z  e.  B
) )  ->  (
( x  .+  y
)  .+  z )  =  ( x  .+  ( y  .+  z
) ) )
76adantlr 695 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  ( x  e.  B  /\  y  e.  B  /\  z  e.  B ) )  -> 
( ( x  .+  y )  .+  z
)  =  ( x 
.+  ( y  .+  z ) ) )
8 simpr2 962 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  N  e.  NN )
9 nnuz 10263 . . . . . 6  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
108, 9syl6eleq 2373 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  N  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
11 simpr1 961 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  M  e.  NN )
1211nnzd 10116 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  M  e.  ZZ )
13 eluzadd 10256 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  ( ZZ>= ` 
1 )  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( N  +  M )  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  M ) ) )
1410, 12, 13syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( N  +  M )  e.  (
ZZ>= `  ( 1  +  M ) ) )
1511nncnd 9762 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  M  e.  CC )
168nncnd 9762 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  N  e.  CC )
1715, 16addcomd 9014 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( M  +  N )  =  ( N  +  M ) )
18 ax-1cn 8795 . . . . . . 7  |-  1  e.  CC
19 addcom 8998 . . . . . . 7  |-  ( ( M  e.  CC  /\  1  e.  CC )  ->  ( M  +  1 )  =  ( 1  +  M ) )
2015, 18, 19sylancl 643 . . . . . 6  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( M  +  1 )  =  ( 1  +  M
) )
2120fveq2d 5529 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ZZ>= `  ( M  +  1
) )  =  (
ZZ>= `  ( 1  +  M ) ) )
2217, 21eleq12d 2351 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( M  +  N )  e.  ( ZZ>= `  ( M  +  1 ) )  <-> 
( N  +  M
)  e.  ( ZZ>= `  ( 1  +  M
) ) ) )
2314, 22mpbird 223 . . 3  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( M  +  N )  e.  (
ZZ>= `  ( M  + 
1 ) ) )
2411, 9syl6eleq 2373 . . 3  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  M  e.  ( ZZ>= `  1 )
)
25 simpr3 963 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  X  e.  B )
26 elfznn 10819 . . . . 5  |-  ( x  e.  ( 1 ... ( M  +  N
) )  ->  x  e.  NN )
27 fvconst2g 5727 . . . . 5  |-  ( ( X  e.  B  /\  x  e.  NN )  ->  ( ( NN  X.  { X } ) `  x )  =  X )
2825, 26, 27syl2an 463 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... ( M  +  N )
) )  ->  (
( NN  X.  { X } ) `  x
)  =  X )
2925adantr 451 . . . 4  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... ( M  +  N )
) )  ->  X  e.  B )
3028, 29eqeltrd 2357 . . 3  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... ( M  +  N )
) )  ->  (
( NN  X.  { X } ) `  x
)  e.  B )
315, 7, 23, 24, 30seqsplit 11079 . 2  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  (  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  ( M  +  N
) )  =  ( (  seq  1 ( 
.+  ,  ( NN 
X.  { X }
) ) `  M
)  .+  (  seq  ( M  +  1
) (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  ( M  +  N
) ) ) )
32 nnaddcl 9768 . . . 4  |-  ( ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN )  ->  ( M  +  N
)  e.  NN )
3311, 8, 32syl2anc 642 . . 3  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( M  +  N )  e.  NN )
34 mulgnndir.t . . . 4  |-  .x.  =  (.g
`  G )
35 eqid 2283 . . . 4  |-  seq  1
(  .+  ,  ( NN  X.  { X }
) )  =  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) )
361, 2, 34, 35mulgnn 14573 . . 3  |-  ( ( ( M  +  N
)  e.  NN  /\  X  e.  B )  ->  ( ( M  +  N )  .x.  X
)  =  (  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  ( M  +  N
) ) )
3733, 25, 36syl2anc 642 . 2  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( M  +  N )  .x.  X )  =  (  seq  1 (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 ( M  +  N ) ) )
381, 2, 34, 35mulgnn 14573 . . . 4  |-  ( ( M  e.  NN  /\  X  e.  B )  ->  ( M  .x.  X
)  =  (  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  M ) )
3911, 25, 38syl2anc 642 . . 3  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( M  .x.  X )  =  (  seq  1 (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 M ) )
40 elfznn 10819 . . . . . . 7  |-  ( x  e.  ( 1 ... N )  ->  x  e.  NN )
4125, 40, 27syl2an 463 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... N
) )  ->  (
( NN  X.  { X } ) `  x
)  =  X )
4225adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... N
) )  ->  X  e.  B )
43 nnaddcl 9768 . . . . . . . 8  |-  ( ( x  e.  NN  /\  M  e.  NN )  ->  ( x  +  M
)  e.  NN )
4440, 11, 43syl2anr 464 . . . . . . 7  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... N
) )  ->  (
x  +  M )  e.  NN )
45 fvconst2g 5727 . . . . . . 7  |-  ( ( X  e.  B  /\  ( x  +  M
)  e.  NN )  ->  ( ( NN 
X.  { X }
) `  ( x  +  M ) )  =  X )
4642, 44, 45syl2anc 642 . . . . . 6  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... N
) )  ->  (
( NN  X.  { X } ) `  (
x  +  M ) )  =  X )
4741, 46eqtr4d 2318 . . . . 5  |-  ( ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  /\  x  e.  ( 1 ... N
) )  ->  (
( NN  X.  { X } ) `  x
)  =  ( ( NN  X.  { X } ) `  (
x  +  M ) ) )
4810, 12, 47seqshft2 11072 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  (  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  N )  =  (  seq  ( 1  +  M ) (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 ( N  +  M ) ) )
491, 2, 34, 35mulgnn 14573 . . . . 5  |-  ( ( N  e.  NN  /\  X  e.  B )  ->  ( N  .x.  X
)  =  (  seq  1 (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  N ) )
508, 25, 49syl2anc 642 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( N  .x.  X )  =  (  seq  1 (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 N ) )
5120seqeq1d 11052 . . . . 5  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  seq  ( M  +  1 ) ( 
.+  ,  ( NN 
X.  { X }
) )  =  seq  ( 1  +  M
) (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) )
5251, 17fveq12d 5531 . . . 4  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  (  seq  ( M  +  1
) (  .+  , 
( NN  X.  { X } ) ) `  ( M  +  N
) )  =  (  seq  ( 1  +  M ) (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 ( N  +  M ) ) )
5348, 50, 523eqtr4d 2325 . . 3  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( N  .x.  X )  =  (  seq  ( M  + 
1 ) (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 ( M  +  N ) ) )
5439, 53oveq12d 5876 . 2  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( M  .x.  X )  .+  ( N  .x.  X ) )  =  ( (  seq  1 (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 M )  .+  (  seq  ( M  + 
1 ) (  .+  ,  ( NN  X.  { X } ) ) `
 ( M  +  N ) ) ) )
5531, 37, 543eqtr4d 2325 1  |-  ( ( G  e.  Mnd  /\  ( M  e.  NN  /\  N  e.  NN  /\  X  e.  B )
)  ->  ( ( M  +  N )  .x.  X )  =  ( ( M  .x.  X
)  .+  ( N  .x.  X ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684   {csn 3640    X. cxp 4687   ` cfv 5255  (class class class)co 5858   CCcc 8735   1c1 8738    + caddc 8740   NNcn 9746   ZZcz 10024   ZZ>=cuz 10230   ...cfz 10782    seq cseq 11046   Basecbs 13148   +g cplusg 13208   Mndcmnd 14361  .gcmg 14366
This theorem is referenced by:  mulgnn0dir  14590  mulgnnass  14595
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  ax-inf2 7342  ax-cnex 8793  ax-resscn 8794  ax-1cn 8795  ax-icn 8796  ax-addcl 8797  ax-addrcl 8798  ax-mulcl 8799  ax-mulrcl 8800  ax-mulcom 8801  ax-addass 8802  ax-mulass 8803  ax-distr 8804  ax-i2m1 8805  ax-1ne0 8806  ax-1rid 8807  ax-rnegex 8808  ax-rrecex 8809  ax-cnre 8810  ax-pre-lttri 8811  ax-pre-lttrn 8812  ax-pre-ltadd 8813  ax-pre-mulgt0 8814
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  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-nel 2449  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-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-iun 3907  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4305  df-id 4309  df-po 4314  df-so 4315  df-fr 4352  df-we 4354  df-ord 4395  df-on 4396  df-lim 4397  df-suc 4398  df-om 4657  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-recs 6388  df-rdg 6423  df-er 6660  df-en 6864  df-dom 6865  df-sdom 6866  df-pnf 8869  df-mnf 8870  df-xr 8871  df-ltxr 8872  df-le 8873  df-sub 9039  df-neg 9040  df-nn 9747  df-n0 9966  df-z 10025  df-uz 10231  df-fz 10783  df-seq 11047  df-mnd 14367  df-mulg 14492
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