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Theorem lmodvsmmulgdi

Description: Distributive law for a group multiple of a scalar multiplication. (Contributed by AV, 2-Sep-2019)

Ref Expression
Hypotheses lmodvsmmulgdi.v ⊢ V = Base W
lmodvsmmulgdi.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
lmodvsmmulgdi.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
lmodvsmmulgdi.k ⊢ K = Base F
lmodvsmmulgdi.p ⊢ × ˙ = ⋅ W
lmodvsmmulgdi.e ⊢ E = ⋅ F
Assertion lmodvsmmulgdi ⊢ W ∈ LMod ∧ C ∈ K ∧ N ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ V → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lmodvsmmulgdi.v ⊢ V = Base W
2 lmodvsmmulgdi.f ⊢ F = Scalar ⁡ W
3 lmodvsmmulgdi.s ⊢ · ˙ = ⋅ W
4 lmodvsmmulgdi.k ⊢ K = Base F
5 lmodvsmmulgdi.p ⊢ × ˙ = ⋅ W
6 lmodvsmmulgdi.e ⊢ E = ⋅ F
7 oveq1 ⊢ x = 0 → x × ˙ C · ˙ X = 0 × ˙ C · ˙ X
8 oveq1 ⊢ x = 0 → x E C = 0 E C
9 8 oveq1d ⊢ x = 0 → x E C · ˙ X = 0 E C · ˙ X
10 7 9 eqeq12d ⊢ x = 0 → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ 0 × ˙ C · ˙ X = 0 E C · ˙ X
11 10 imbi2d ⊢ x = 0 → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 × ˙ C · ˙ X = 0 E C · ˙ X
12 oveq1 ⊢ x = y → x × ˙ C · ˙ X = y × ˙ C · ˙ X
13 oveq1 ⊢ x = y → x E C = y E C
14 13 oveq1d ⊢ x = y → x E C · ˙ X = y E C · ˙ X
15 12 14 eqeq12d ⊢ x = y → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X
16 15 imbi2d ⊢ x = y → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X
17 oveq1 ⊢ x = y + 1 → x × ˙ C · ˙ X = y + 1 × ˙ C · ˙ X
18 oveq1 ⊢ x = y + 1 → x E C = y + 1 E C
19 18 oveq1d ⊢ x = y + 1 → x E C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
20 17 19 eqeq12d ⊢ x = y + 1 → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ y + 1 × ˙ C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
21 20 imbi2d ⊢ x = y + 1 → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
22 oveq1 ⊢ x = N → x × ˙ C · ˙ X = N × ˙ C · ˙ X
23 oveq1 ⊢ x = N → x E C = N E C
24 23 oveq1d ⊢ x = N → x E C · ˙ X = N E C · ˙ X
25 22 24 eqeq12d ⊢ x = N → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X
26 25 imbi2d ⊢ x = N → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → x × ˙ C · ˙ X = x E C · ˙ X ↔ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X
27 simpr ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → W ∈ LMod
28 simpr ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V → X ∈ V
29 28 adantr ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → X ∈ V
30 eqid ⊢ 0 F = 0 F
31 eqid ⊢ 0 W = 0 W
32 1 2 3 30 31 lmod0vs ⊢ W ∈ LMod ∧ X ∈ V → 0 F · ˙ X = 0 W
33 27 29 32 syl2anc ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 F · ˙ X = 0 W
34 simpl ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V → C ∈ K
35 34 adantr ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → C ∈ K
36 4 30 6 mulg0 ⊢ C ∈ K → 0 E C = 0 F
37 35 36 syl ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 E C = 0 F
38 37 oveq1d ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 E C · ˙ X = 0 F · ˙ X
39 1 2 3 4 lmodvscl ⊢ W ∈ LMod ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V → C · ˙ X ∈ V
40 27 35 29 39 syl3anc ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → C · ˙ X ∈ V
41 1 31 5 mulg0 ⊢ C · ˙ X ∈ V → 0 × ˙ C · ˙ X = 0 W
42 40 41 syl ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 × ˙ C · ˙ X = 0 W
43 33 38 42 3eqtr4rd ⊢ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → 0 × ˙ C · ˙ X = 0 E C · ˙ X
44 lmodgrp ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Grp
45 44 grpmndd ⊢ W ∈ LMod → W ∈ Mnd
46 45 ad2antll ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → W ∈ Mnd
47 simpl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y ∈ ℕ 0
48 40 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → C · ˙ X ∈ V
49 eqid ⊢ + W = + W
50 1 5 49 mulgnn0p1 ⊢ W ∈ Mnd ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ C · ˙ X ∈ V → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y × ˙ C · ˙ X + W C · ˙ X
51 46 47 48 50 syl3anc ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y × ˙ C · ˙ X + W C · ˙ X
52 51 adantr ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod ∧ y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y × ˙ C · ˙ X + W C · ˙ X
53 oveq1 ⊢ y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → y × ˙ C · ˙ X + W C · ˙ X = y E C · ˙ X + W C · ˙ X
54 27 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → W ∈ LMod
55 2 lmodring ⊢ W ∈ LMod → F ∈ Ring
56 ringmnd ⊢ F ∈ Ring → F ∈ Mnd
57 55 56 syl ⊢ W ∈ LMod → F ∈ Mnd
58 57 ad2antll ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → F ∈ Mnd
59 simprll ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → C ∈ K
60 4 6 58 47 59 mulgnn0cld ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y E C ∈ K
61 29 adantl ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → X ∈ V
62 eqid ⊢ + F = + F
63 1 49 2 3 4 62 lmodvsdir ⊢ W ∈ LMod ∧ y E C ∈ K ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V → y E C + F C · ˙ X = y E C · ˙ X + W C · ˙ X
64 54 60 59 61 63 syl13anc ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y E C + F C · ˙ X = y E C · ˙ X + W C · ˙ X
65 4 6 62 mulgnn0p1 ⊢ F ∈ Mnd ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K → y + 1 E C = y E C + F C
66 58 47 59 65 syl3anc ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y + 1 E C = y E C + F C
67 66 eqcomd ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y E C + F C = y + 1 E C
68 67 oveq1d ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y E C + F C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
69 64 68 eqtr3d ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y E C · ˙ X + W C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
70 53 69 sylan9eqr ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod ∧ y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → y × ˙ C · ˙ X + W C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
71 52 70 eqtrd ⊢ y ∈ ℕ 0 ∧ C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod ∧ y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
72 71 exp31 ⊢ y ∈ ℕ 0 → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
73 72 a2d ⊢ y ∈ ℕ 0 → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y × ˙ C · ˙ X = y E C · ˙ X → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → y + 1 × ˙ C · ˙ X = y + 1 E C · ˙ X
74 11 16 21 26 43 73 nn0ind ⊢ N ∈ ℕ 0 → C ∈ K ∧ X ∈ V ∧ W ∈ LMod → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X
75 74 exp4c ⊢ N ∈ ℕ 0 → C ∈ K → X ∈ V → W ∈ LMod → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X
76 75 3imp21 ⊢ C ∈ K ∧ N ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ V → W ∈ LMod → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X
77 76 impcom ⊢ W ∈ LMod ∧ C ∈ K ∧ N ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ V → N × ˙ C · ˙ X = N E C · ˙ X