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Theorem cu3addd

Description: Cube of sum of three numbers. (Contributed by Igor Ieskov, 14-Dec-2023)

Ref Expression
Hypotheses cu3addd.1 ⊢ φ → A ∈ ℂ
cu3addd.2 ⊢ φ → B ∈ ℂ
cu3addd.3 ⊢ φ → C ∈ ℂ
Assertion cu3addd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + 3 ⁢ B ⁢ C 2 + C 3

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 cu3addd.1 ⊢ φ → A ∈ ℂ
2 cu3addd.2 ⊢ φ → B ∈ ℂ
3 cu3addd.3 ⊢ φ → C ∈ ℂ
4 1 2 addcld ⊢ φ → A + B ∈ ℂ
5 4 3 jca ⊢ φ → A + B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ
6 binom3 ⊢ A + B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ → A + B + C 3 = A + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
7 6 a1i ⊢ φ → A + B ∈ ℂ ∧ C ∈ ℂ → A + B + C 3 = A + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
8 5 7 mpd ⊢ φ → A + B + C 3 = A + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
9 binom3 ⊢ A ∈ ℂ ∧ B ∈ ℂ → A + B 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3
10 1 2 9 syl2anc ⊢ φ → A + B 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3
11 10 oveq1d ⊢ φ → A + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C
12 11 oveq1d ⊢ φ → A + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
13 8 12 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
14 1 2 binom2d ⊢ φ → A + B 2 = A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2
15 14 oveq1d ⊢ φ → A + B 2 ⁢ C = A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C
16 15 oveq2d ⊢ φ → 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C
17 16 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C
18 17 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
19 13 18 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
20 1 sqcld ⊢ φ → A 2 ∈ ℂ
21 2cnd ⊢ φ → 2 ∈ ℂ
22 1 2 mulcld ⊢ φ → A ⁢ B ∈ ℂ
23 21 22 mulcld ⊢ φ → 2 ⁢ A ⁢ B ∈ ℂ
24 20 23 addcld ⊢ φ → A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ∈ ℂ
25 2 sqcld ⊢ φ → B 2 ∈ ℂ
26 24 25 3 adddird ⊢ φ → A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C = A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
27 26 oveq2d ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
28 27 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
29 28 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
30 19 29 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
31 20 23 3 adddird ⊢ φ → A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
32 31 oveq1d ⊢ φ → A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C = A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
33 32 oveq2d ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
34 33 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C
35 34 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
36 30 35 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
37 3cn ⊢ 3 ∈ ℂ
38 37 a1i ⊢ φ → 3 ∈ ℂ
39 20 3 mulcld ⊢ φ → A 2 ⁢ C ∈ ℂ
40 23 3 mulcld ⊢ φ → 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C ∈ ℂ
41 39 40 addcld ⊢ φ → A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C ∈ ℂ
42 25 3 mulcld ⊢ φ → B 2 ⁢ C ∈ ℂ
43 38 41 42 adddid ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
44 43 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
45 44 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
46 36 45 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
47 38 39 40 adddid ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
48 47 oveq1d ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
49 48 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
50 49 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
51 46 50 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
52 38 21 22 mulassd ⊢ φ → 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B = 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B
53 52 oveq1d ⊢ φ → 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
54 38 23 3 mulassd ⊢ φ → 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
55 53 54 eqtrd ⊢ φ → 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
56 55 oveq2d ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C
57 56 oveq1d ⊢ φ → 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C = 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
58 57 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
59 58 eqcomd ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C
60 59 oveq1d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⁢ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
61 51 60 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3
62 3 sqcld ⊢ φ → C 2 ∈ ℂ
63 1 2 62 adddird ⊢ φ → A + B ⁢ C 2 = A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2
64 63 oveq2d ⊢ φ → 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 = 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2
65 64 oveq1d ⊢ φ → 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 + C 3
66 65 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 + C 3
67 61 66 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 + C 3
68 1 62 mulcld ⊢ φ → A ⁢ C 2 ∈ ℂ
69 2 62 mulcld ⊢ φ → B ⁢ C 2 ∈ ℂ
70 38 68 69 adddid ⊢ φ → 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 = 3 ⁢ A ⁢ C 2 + 3 ⁢ B ⁢ C 2
71 70 oveq1d ⊢ φ → 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 + C 3 = 3 ⁢ A ⁢ C 2 + 3 ⁢ B ⁢ C 2 + C 3
72 71 oveq2d ⊢ φ → A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + B ⁢ C 2 + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + 3 ⁢ B ⁢ C 2 + C 3
73 67 72 eqtrd ⊢ φ → A + B + C 3 = A 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ B + 3 ⁢ A ⁢ B 2 + B 3 + 3 ⁢ A 2 ⁢ C + 3 ⋅ 2 ⁢ A ⁢ B ⁢ C + 3 ⁢ B 2 ⁢ C + 3 ⁢ A ⁢ C 2 + 3 ⁢ B ⁢ C 2 + C 3