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Theorem mulgass2

Description: An associative property between group multiple and ring multiplication. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jun-2015)

Ref Expression
Hypotheses mulgass2.b ⊢ B = Base R
mulgass2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
mulgass2.t ⊢ × ˙ = ⋅ R
Assertion mulgass2 ⊢ R ∈ Ring ∧ N ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgass2.b ⊢ B = Base R
2 mulgass2.m ⊢ · ˙ = ⋅ R
3 mulgass2.t ⊢ × ˙ = ⋅ R
4 oveq1 ⊢ x = 0 → x · ˙ X = 0 · ˙ X
5 4 oveq1d ⊢ x = 0 → x · ˙ X × ˙ Y = 0 · ˙ X × ˙ Y
6 oveq1 ⊢ x = 0 → x · ˙ X × ˙ Y = 0 · ˙ X × ˙ Y
7 5 6 eqeq12d ⊢ x = 0 → x · ˙ X × ˙ Y = x · ˙ X × ˙ Y ↔ 0 · ˙ X × ˙ Y = 0 · ˙ X × ˙ Y
8 oveq1 ⊢ x = y → x · ˙ X = y · ˙ X
9 8 oveq1d ⊢ x = y → x · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y
10 oveq1 ⊢ x = y → x · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y
11 9 10 eqeq12d ⊢ x = y → x · ˙ X × ˙ Y = x · ˙ X × ˙ Y ↔ y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y
12 oveq1 ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X = y + 1 · ˙ X
13 12 oveq1d ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y
14 oveq1 ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y
15 13 14 eqeq12d ⊢ x = y + 1 → x · ˙ X × ˙ Y = x · ˙ X × ˙ Y ↔ y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y
16 oveq1 ⊢ x = − y → x · ˙ X = − y · ˙ X
17 16 oveq1d ⊢ x = − y → x · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y
18 oveq1 ⊢ x = − y → x · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y
19 17 18 eqeq12d ⊢ x = − y → x · ˙ X × ˙ Y = x · ˙ X × ˙ Y ↔ − y · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y
20 oveq1 ⊢ x = N → x · ˙ X = N · ˙ X
21 20 oveq1d ⊢ x = N → x · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
22 oveq1 ⊢ x = N → x · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
23 21 22 eqeq12d ⊢ x = N → x · ˙ X × ˙ Y = x · ˙ X × ˙ Y ↔ N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
24 eqid ⊢ 0 R = 0 R
25 1 3 24 ringlz ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B → 0 R × ˙ Y = 0 R
26 25 3adant3 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → 0 R × ˙ Y = 0 R
27 simp3 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → X ∈ B
28 1 24 2 mulg0 ⊢ X ∈ B → 0 · ˙ X = 0 R
29 27 28 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X = 0 R
30 29 oveq1d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X × ˙ Y = 0 R × ˙ Y
31 1 3 ringcl ⊢ R ∈ Ring ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X × ˙ Y ∈ B
32 31 3com23 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → X × ˙ Y ∈ B
33 1 24 2 mulg0 ⊢ X × ˙ Y ∈ B → 0 · ˙ X × ˙ Y = 0 R
34 32 33 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X × ˙ Y = 0 R
35 26 30 34 3eqtr4d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → 0 · ˙ X × ˙ Y = 0 · ˙ X × ˙ Y
36 oveq1 ⊢ y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
37 simpl1 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → R ∈ Ring
38 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
39 37 38 syl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → R ∈ Grp
40 nn0z ⊢ y ∈ ℕ 0 → y ∈ ℤ
41 40 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y ∈ ℤ
42 27 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → X ∈ B
43 eqid ⊢ + R = + R
44 1 2 43 mulgp1 ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X ∈ B → y + 1 · ˙ X = y · ˙ X + R X
45 39 41 42 44 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X = y · ˙ X + R X
46 45 oveq1d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X + R X × ˙ Y
47 38 3ad2ant1 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → R ∈ Grp
48 47 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → R ∈ Grp
49 1 2 mulgcl ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X ∈ B → y · ˙ X ∈ B
50 48 41 42 49 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X ∈ B
51 simpl2 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → Y ∈ B
52 1 43 3 ringdir ⊢ R ∈ Ring ∧ y · ˙ X ∈ B ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → y · ˙ X + R X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
53 37 50 42 51 52 syl13anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X + R X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
54 46 53 eqtrd ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
55 32 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → X × ˙ Y ∈ B
56 1 2 43 mulgp1 ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X × ˙ Y ∈ B → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
57 39 41 55 56 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
58 54 57 eqeq12d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y ↔ y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y + R X × ˙ Y
59 36 58 imbitrrid ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y
60 59 ex ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → y ∈ ℕ 0 → y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → y + 1 · ˙ X × ˙ Y = y + 1 · ˙ X × ˙ Y
61 fveq2 ⊢ y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
62 47 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → R ∈ Grp
63 nnz ⊢ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ
64 63 adantl ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → y ∈ ℤ
65 27 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → X ∈ B
66 eqid ⊢ inv g ⁡ R = inv g ⁡ R
67 1 2 66 mulgneg ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X ∈ B → − y · ˙ X = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X
68 62 64 65 67 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → − y · ˙ X = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X
69 68 oveq1d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → − y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
70 simpl1 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → R ∈ Ring
71 62 64 65 49 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → y · ˙ X ∈ B
72 simpl2 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → Y ∈ B
73 1 3 66 70 71 72 ringmneg1 ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
74 69 73 eqtrd ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → − y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
75 32 adantr ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → X × ˙ Y ∈ B
76 1 2 66 mulgneg ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ ℤ ∧ X × ˙ Y ∈ B → − y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
77 62 64 75 76 syl3anc ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → − y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
78 74 77 eqeq12d ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → − y · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y ↔ inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y = inv g ⁡ R ⁡ y · ˙ X × ˙ Y
79 61 78 imbitrrid ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B ∧ y ∈ ℕ → y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → − y · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y
80 79 ex ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → y ∈ ℕ → y · ˙ X × ˙ Y = y · ˙ X × ˙ Y → − y · ˙ X × ˙ Y = − y · ˙ X × ˙ Y
81 7 11 15 19 23 35 60 80 zindd ⊢ R ∈ Ring ∧ Y ∈ B ∧ X ∈ B → N ∈ ℤ → N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
82 81 3exp ⊢ R ∈ Ring → Y ∈ B → X ∈ B → N ∈ ℤ → N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
83 82 com24 ⊢ R ∈ Ring → N ∈ ℤ → X ∈ B → Y ∈ B → N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y
84 83 3imp2 ⊢ R ∈ Ring ∧ N ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → N · ˙ X × ˙ Y = N · ˙ X × ˙ Y