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Theorem fprodcom2

Description: Interchange order of multiplication. Note that B ( j ) and D ( k ) are not necessarily constant expressions. (Contributed by Scott Fenton, 1-Feb-2018) (Proof shortened by JJ, 2-Aug-2021)

Ref Expression
Hypotheses fprodcom2.1 φ A Fin
fprodcom2.2 φ C Fin
fprodcom2.3 φ j A B Fin
fprodcom2.4 φ j A k B k C j D
fprodcom2.5 φ j A k B E
Assertion fprodcom2 φ j A k B E = k C j D E

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 fprodcom2.1 φ A Fin
2 fprodcom2.2 φ C Fin
3 fprodcom2.3 φ j A B Fin
4 fprodcom2.4 φ j A k B k C j D
5 fprodcom2.5 φ j A k B E
6 relxp Rel j × B
7 6 rgenw j A Rel j × B
8 reliun Rel j A j × B j A Rel j × B
9 7 8 mpbir Rel j A j × B
10 relcnv Rel k C k × D -1
11 ancom x = j y = k y = k x = j
12 vex x V
13 vex y V
14 12 13 opth x y = j k x = j y = k
15 13 12 opth y x = k j y = k x = j
16 11 14 15 3bitr4i x y = j k y x = k j
17 16 a1i φ x y = j k y x = k j
18 17 4 anbi12d φ x y = j k j A k B y x = k j k C j D
19 18 2exbidv φ j k x y = j k j A k B j k y x = k j k C j D
20 eliunxp x y j A j × B j k x y = j k j A k B
21 12 13 opelcnv x y k C k × D -1 y x k C k × D
22 eliunxp y x k C k × D k j y x = k j k C j D
23 excom k j y x = k j k C j D j k y x = k j k C j D
24 21 22 23 3bitri x y k C k × D -1 j k y x = k j k C j D
25 19 20 24 3bitr4g φ x y j A j × B x y k C k × D -1
26 9 10 25 eqrelrdv φ j A j × B = k C k × D -1
27 nfcv _ x j × B
28 nfcv _ j x
29 nfcsb1v _ j x / j B
30 28 29 nfxp _ j x × x / j B
31 sneq j = x j = x
32 csbeq1a j = x B = x / j B
33 31 32 xpeq12d j = x j × B = x × x / j B
34 27 30 33 cbviun j A j × B = x A x × x / j B
35 nfcv _ y k × D
36 nfcv _ k y
37 nfcsb1v _ k y / k D
38 36 37 nfxp _ k y × y / k D
39 sneq k = y k = y
40 csbeq1a k = y D = y / k D
41 39 40 xpeq12d k = y k × D = y × y / k D
42 35 38 41 cbviun k C k × D = y C y × y / k D
43 42 cnveqi k C k × D -1 = y C y × y / k D -1
44 26 34 43 3eqtr3g φ x A x × x / j B = y C y × y / k D -1
45 44 prodeq1d φ z x A x × x / j B 2 nd z / k 1 st z / j E = z y C y × y / k D -1 2 nd z / k 1 st z / j E
46 13 12 op1std w = y x 1 st w = y
47 46 csbeq1d w = y x 1 st w / k 2 nd w / j E = y / k 2 nd w / j E
48 13 12 op2ndd w = y x 2 nd w = x
49 48 csbeq1d w = y x 2 nd w / j E = x / j E
50 49 csbeq2dv w = y x y / k 2 nd w / j E = y / k x / j E
51 47 50 eqtrd w = y x 1 st w / k 2 nd w / j E = y / k x / j E
52 12 13 op2ndd z = x y 2 nd z = y
53 52 csbeq1d z = x y 2 nd z / k 1 st z / j E = y / k 1 st z / j E
54 12 13 op1std z = x y 1 st z = x
55 54 csbeq1d z = x y 1 st z / j E = x / j E
56 55 csbeq2dv z = x y y / k 1 st z / j E = y / k x / j E
57 53 56 eqtrd z = x y 2 nd z / k 1 st z / j E = y / k x / j E
58 snfi y Fin
59 1 adantr φ y C A Fin
60 37 40 opeliunxp2f y x k C k × D y C x y / k D
61 21 60 sylbbr y C x y / k D x y k C k × D -1
62 61 adantl φ y C x y / k D x y k C k × D -1
63 26 adantr φ y C x y / k D j A j × B = k C k × D -1
64 62 63 eleqtrrd φ y C x y / k D x y j A j × B
65 eliun x y j A j × B j A x y j × B
66 64 65 sylib φ y C x y / k D j A x y j × B
67 opelxp x y j × B x j y B
68 67 bilani j A x y j × B x j y B
69 68 simpld j A x y j × B x j
70 elsni x j x = j
71 69 70 syl j A x y j × B x = j
72 simpl j A x y j × B j A
73 71 72 eqeltrd j A x y j × B x A
74 73 rexlimiva j A x y j × B x A
75 66 74 syl φ y C x y / k D x A
76 75 expr φ y C x y / k D x A
77 76 ssrdv φ y C y / k D A
78 59 77 ssfid φ y C y / k D Fin
79 xpfi y Fin y / k D Fin y × y / k D Fin
80 58 78 79 sylancr φ y C y × y / k D Fin
81 80 ralrimiva φ y C y × y / k D Fin
82 iunfi C Fin y C y × y / k D Fin y C y × y / k D Fin
83 2 81 82 syl2anc φ y C y × y / k D Fin
84 reliun Rel y C y × y / k D y C Rel y × y / k D
85 relxp Rel y × y / k D
86 85 a1i y C Rel y × y / k D
87 84 86 mprgbir Rel y C y × y / k D
88 87 a1i φ Rel y C y × y / k D
89 csbeq1 x = 2 nd w x / j E = 2 nd w / j E
90 89 csbeq2dv x = 2 nd w 1 st w / k x / j E = 1 st w / k 2 nd w / j E
91 90 eleq1d x = 2 nd w 1 st w / k x / j E 1 st w / k 2 nd w / j E
92 csbeq1 y = 1 st w y / k D = 1 st w / k D
93 csbeq1 y = 1 st w y / k x / j E = 1 st w / k x / j E
94 93 eleq1d y = 1 st w y / k x / j E 1 st w / k x / j E
95 92 94 raleqbidv y = 1 st w x y / k D y / k x / j E x 1 st w / k D 1 st w / k x / j E
96 simpl φ y C x y / k D φ
97 29 nfcri j y x / j B
98 70 equcomd x j j = x
99 98 32 syl x j B = x / j B
100 99 eleq2d x j y B y x / j B
101 100 biimpa x j y B y x / j B
102 67 101 sylbi x y j × B y x / j B
103 102 a1i j A x y j × B y x / j B
104 97 103 rexlimi j A x y j × B y x / j B
105 66 104 syl φ y C x y / k D y x / j B
106 5 ralrimivva φ j A k B E
107 nfcsb1v _ j x / j E
108 107 nfel1 j x / j E
109 29 108 nfralw j k x / j B x / j E
110 csbeq1a j = x E = x / j E
111 110 eleq1d j = x E x / j E
112 32 111 raleqbidv j = x k B E k x / j B x / j E
113 109 112 rspc x A j A k B E k x / j B x / j E
114 106 113 mpan9 φ x A k x / j B x / j E
115 nfcsb1v _ k y / k x / j E
116 115 nfel1 k y / k x / j E
117 csbeq1a k = y x / j E = y / k x / j E
118 117 eleq1d k = y x / j E y / k x / j E
119 116 118 rspc y x / j B k x / j B x / j E y / k x / j E
120 114 119 syl5com φ x A y x / j B y / k x / j E
121 120 impr φ x A y x / j B y / k x / j E
122 96 75 105 121 syl12anc φ y C x y / k D y / k x / j E
123 122 ralrimivva φ y C x y / k D y / k x / j E
124 123 adantr φ w y C y × y / k D y C x y / k D y / k x / j E
125 eliun w y C y × y / k D y C w y × y / k D
126 125 bilani φ w y C y × y / k D y C w y × y / k D
127 xp1st w y × y / k D 1 st w y
128 127 adantl y C w y × y / k D 1 st w y
129 elsni 1 st w y 1 st w = y
130 128 129 syl y C w y × y / k D 1 st w = y
131 simpl y C w y × y / k D y C
132 130 131 eqeltrd y C w y × y / k D 1 st w C
133 132 rexlimiva y C w y × y / k D 1 st w C
134 126 133 syl φ w y C y × y / k D 1 st w C
135 95 124 134 rspcdva φ w y C y × y / k D x 1 st w / k D 1 st w / k x / j E
136 xp2nd w y × y / k D 2 nd w y / k D
137 136 adantl y C w y × y / k D 2 nd w y / k D
138 130 csbeq1d y C w y × y / k D 1 st w / k D = y / k D
139 137 138 eleqtrrd y C w y × y / k D 2 nd w 1 st w / k D
140 139 rexlimiva y C w y × y / k D 2 nd w 1 st w / k D
141 126 140 syl φ w y C y × y / k D 2 nd w 1 st w / k D
142 91 135 141 rspcdva φ w y C y × y / k D 1 st w / k 2 nd w / j E
143 51 57 83 88 142 fprodcnv φ w y C y × y / k D 1 st w / k 2 nd w / j E = z y C y × y / k D -1 2 nd z / k 1 st z / j E
144 45 143 eqtr4d φ z x A x × x / j B 2 nd z / k 1 st z / j E = w y C y × y / k D 1 st w / k 2 nd w / j E
145 3 ralrimiva φ j A B Fin
146 29 nfel1 j x / j B Fin
147 32 eleq1d j = x B Fin x / j B Fin
148 146 147 rspc x A j A B Fin x / j B Fin
149 145 148 mpan9 φ x A x / j B Fin
150 57 1 149 121 fprod2d φ x A y x / j B y / k x / j E = z x A x × x / j B 2 nd z / k 1 st z / j E
151 51 2 78 122 fprod2d φ y C x y / k D y / k x / j E = w y C y × y / k D 1 st w / k 2 nd w / j E
152 144 150 151 3eqtr4d φ x A y x / j B y / k x / j E = y C x y / k D y / k x / j E
153 nfcv _ x k B E
154 nfcv _ j y
155 154 107 nfcsbw _ j y / k x / j E
156 29 155 nfcprod _ j y x / j B y / k x / j E
157 nfcv _ y E
158 nfcsb1v _ k y / k E
159 csbeq1a k = y E = y / k E
160 157 158 159 cbvprodi k B E = y B y / k E
161 110 csbeq2dv j = x y / k E = y / k x / j E
162 161 adantr j = x y B y / k E = y / k x / j E
163 32 162 prodeq12dv j = x y B y / k E = y x / j B y / k x / j E
164 160 163 eqtrid j = x k B E = y x / j B y / k x / j E
165 153 156 164 cbvprodi j A k B E = x A y x / j B y / k x / j E
166 nfcv _ y j D E
167 37 115 nfcprod _ k x y / k D y / k x / j E
168 nfcv _ x E
169 168 107 110 cbvprodi j D E = x D x / j E
170 117 adantr k = y x D x / j E = y / k x / j E
171 40 170 prodeq12dv k = y x D x / j E = x y / k D y / k x / j E
172 169 171 eqtrid k = y j D E = x y / k D y / k x / j E
173 166 167 172 cbvprodi k C j D E = y C x y / k D y / k x / j E
174 152 165 173 3eqtr4g φ j A k B E = k C j D E