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Theorem mulgaddcom

Description: The group multiple operator commutes with the group operation. (Contributed by Paul Chapman, 17-Apr-2009) (Revised by AV, 31-Aug-2021)

Ref Expression
Hypotheses mulgaddcom.b ⊢ B = Base G
mulgaddcom.t ⊢ · ˙ = ⋅ G
mulgaddcom.p ⊢ + ˙ = + G
Assertion mulgaddcom ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ X ∈ B → N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgaddcom.b ⊢ B = Base G
2 mulgaddcom.t ⊢ · ˙ = ⋅ G
3 mulgaddcom.p ⊢ + ˙ = + G
4 oveq1 ⊢ x = 0 → x · ˙ X = 0 · ˙ X
5 4 oveq1d ⊢ x = 0 → x · ˙ X + ˙ X = 0 · ˙ X + ˙ X
6 4 oveq2d ⊢ x = 0 → X + ˙ x · ˙ X = X + ˙ 0 · ˙ X
7 5 6 eqeq12d ⊢ x = 0 → x · ˙ X + ˙ X = X + ˙ x · ˙ X ↔ 0 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ 0 · ˙ X
8 oveq1 ⊢ x = y → x · ˙ X = y · ˙ X
9 8 oveq1d ⊢ x = y → x · ˙ X + ˙ X = y · ˙ X + ˙ X
10 8 oveq2d ⊢ x = y → X + ˙ x · ˙ X = X + ˙ y · ˙ X
11 9 10 eqeq12d ⊢ x = y → x · ˙ X + ˙ X = X + ˙ x · ˙ X ↔ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X
12 oveq1 ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X = y + 1 · ˙ X
13 12 oveq1d ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X + ˙ X = y + 1 · ˙ X + ˙ X
14 12 oveq2d ⊢ x = y + 1 → X + ˙ x · ˙ X = X + ˙ y + 1 · ˙ X
15 13 14 eqeq12d ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X + ˙ X = X + ˙ x · ˙ X ↔ y + 1 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y + 1 · ˙ X
16 oveq1 ⊢ x = − y → x · ˙ X = − y · ˙ X
17 16 oveq1d ⊢ x = − y → x · ˙ X + ˙ X = − y · ˙ X + ˙ X
18 16 oveq2d ⊢ x = − y → X + ˙ x · ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
19 17 18 eqeq12d ⊢ x = − y → x · ˙ X + ˙ X = X + ˙ x · ˙ X ↔ − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
20 oveq1 ⊢ x = N → x · ˙ X = N · ˙ X
21 20 oveq1d ⊢ x = N → x · ˙ X + ˙ X = N · ˙ X + ˙ X
22 20 oveq2d ⊢ x = N → X + ˙ x · ˙ X = X + ˙ N · ˙ X
23 21 22 eqeq12d ⊢ x = N → x · ˙ X + ˙ X = X + ˙ x · ˙ X ↔ N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X
24 eqid ⊢ 0 G = 0 G
25 1 3 24 grplid ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → 0 G + ˙ X = X
26 1 24 2 mulg0 ⊢ X ∈ B → 0 · ˙ X = 0 G
27 26 adantl ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X = 0 G
28 27 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X + ˙ X = 0 G + ˙ X
29 27 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → X + ˙ 0 · ˙ X = X + ˙ 0 G
30 1 3 24 grprid ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → X + ˙ 0 G = X
31 29 30 eqtrd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → X + ˙ 0 · ˙ X = X
32 25 28 31 3eqtr4d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ 0 · ˙ X
33 nn0z ⊢ y ∈ ℕ 0 → y ∈ ℤ
34 simp1 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℤ → G ∈ Grp
35 simp2 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℤ → X ∈ B
36 1 2 mulgcl ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X ∈ B → y · ˙ X ∈ B
37 36 3com23 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℤ → y · ˙ X ∈ B
38 1 3 grpass ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y · ˙ X ∈ B ∧ X ∈ B → X + ˙ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
39 34 35 37 35 38 syl13anc ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℤ → X + ˙ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
40 33 39 syl3an3 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → X + ˙ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
41 40 adantr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → X + ˙ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
42 grpmnd ⊢ G ∈ Grp → G ∈ Mnd
43 42 3ad2ant1 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → G ∈ Mnd
44 simp3 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y ∈ ℕ 0
45 simp2 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → X ∈ B
46 1 2 3 mulgnn0p1 ⊢ G ∈ Mnd ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ B → y + 1 · ˙ X = y · ˙ X + ˙ X
47 43 44 45 46 syl3anc ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X = y · ˙ X + ˙ X
48 47 eqeq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X = X + ˙ y · ˙ X ↔ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X
49 48 biimpar ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → y + 1 · ˙ X = X + ˙ y · ˙ X
50 49 oveq1d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → y + 1 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
51 47 oveq2d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → X + ˙ y + 1 · ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
52 51 adantr ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → X + ˙ y + 1 · ˙ X = X + ˙ y · ˙ X + ˙ X
53 41 50 52 3eqtr4d ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → y + 1 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y + 1 · ˙ X
54 53 ex ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → y + 1 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y + 1 · ˙ X
55 54 3expia ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → y + 1 · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y + 1 · ˙ X
56 nnz ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ
57 1 2 3 mulgaddcomlem ⊢ G ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
58 57 3exp1 ⊢ G ∈ Grp → y ∈ ℤ → X ∈ B → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
59 58 com23 ⊢ G ∈ Grp → X ∈ B → y ∈ ℤ → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
60 59 imp ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → y ∈ ℤ → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
61 56 60 syl5 ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → y ∈ ℕ → y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ y · ˙ X → − y · ˙ X + ˙ X = X + ˙ − y · ˙ X
62 7 11 15 19 23 32 55 61 zindd ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B → N ∈ ℤ → N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X
63 62 ex ⊢ G ∈ Grp → X ∈ B → N ∈ ℤ → N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X
64 63 com23 ⊢ G ∈ Grp → N ∈ ℤ → X ∈ B → N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X
65 64 3imp ⊢ G ∈ Grp ∧ N ∈ ℤ ∧ X ∈ B → N · ˙ X + ˙ X = X + ˙ N · ˙ X