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Theorem mulgdi

Description: Group multiple of a sum. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses mulgdi.b ⊢ B = Base G
mulgdi.m ⊢ · ˙ = ⋅ G
mulgdi.p ⊢ + ˙ = + G
Assertion mulgdi ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgdi.b ⊢ B = Base G
2 mulgdi.m ⊢ · ˙ = ⋅ G
3 mulgdi.p ⊢ + ˙ = + G
4 ablcmn ⊢ G ∈ Abel → G ∈ CMnd
5 4 ad2antrr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ M ∈ ℕ 0 → G ∈ CMnd
6 simpr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ M ∈ ℕ 0 → M ∈ ℕ 0
7 simplr2 ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ M ∈ ℕ 0 → X ∈ B
8 simplr3 ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ M ∈ ℕ 0 → Y ∈ B
9 1 2 3 mulgnn0di ⊢ G ∈ CMnd ∧ M ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
10 5 6 7 8 9 syl13anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ M ∈ ℕ 0 → M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
11 4 ad2antrr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → G ∈ CMnd
12 simpr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → − M ∈ ℕ 0
13 simpr2 ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X ∈ B
14 13 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → X ∈ B
15 simpr3 ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → Y ∈ B
16 15 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → Y ∈ B
17 1 2 3 mulgnn0di ⊢ G ∈ CMnd ∧ − M ∈ ℕ 0 ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → -M · ˙ X + ˙ Y = -M · ˙ X + ˙ -M · ˙ Y
18 11 12 14 16 17 syl13anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → -M · ˙ X + ˙ Y = -M · ˙ X + ˙ -M · ˙ Y
19 ablgrp ⊢ G ∈ Abel → G ∈ Grp
20 19 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → G ∈ Grp
21 simpr1 ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M ∈ ℤ
22 1 3 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y ∈ B
23 20 13 15 22 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → X + ˙ Y ∈ B
24 eqid ⊢ inv g ⁡ G = inv g ⁡ G
25 1 2 24 mulgneg ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ X + ˙ Y ∈ B → -M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y
26 20 21 23 25 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → -M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y
27 26 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → -M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y
28 1 2 24 mulgneg ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B → -M · ˙ X = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X
29 20 21 13 28 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → -M · ˙ X = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X
30 1 2 24 mulgneg ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ Y ∈ B → -M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
31 20 21 15 30 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → -M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
32 29 31 oveq12d ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → -M · ˙ X + ˙ -M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
33 32 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → -M · ˙ X + ˙ -M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
34 18 27 33 3eqtr3d ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
35 simpl ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → G ∈ Abel
36 1 2 mulgcl ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B → M · ˙ X ∈ B
37 20 21 13 36 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X ∈ B
38 1 2 mulgcl ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ Y ∈ B → M · ˙ Y ∈ B
39 20 21 15 38 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ Y ∈ B
40 1 3 24 ablinvadd ⊢ G ∈ Abel ∧ M · ˙ X ∈ B ∧ M · ˙ Y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
41 35 37 39 40 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
42 41 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ Y
43 34 42 eqtr4d ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
44 43 fveq2d ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y = inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
45 1 2 mulgcl ⊢ G ∈ Grp ∧ M ∈ ℤ ∧ X + ˙ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ Y ∈ B
46 20 21 23 45 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ Y ∈ B
47 46 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → M · ˙ X + ˙ Y ∈ B
48 1 24 grpinvinv ⊢ G ∈ Grp ∧ M · ˙ X + ˙ Y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ Y
49 20 47 48 syl2an2r ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ Y
50 1 3 grpcl ⊢ G ∈ Grp ∧ M · ˙ X ∈ B ∧ M · ˙ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y ∈ B
51 20 37 39 50 syl3anc ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y ∈ B
52 51 adantr ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y ∈ B
53 1 24 grpinvinv ⊢ G ∈ Grp ∧ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y ∈ B → inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
54 20 52 53 syl2an2r ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → inv g ⁡ G ⁡ inv g ⁡ G ⁡ M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
55 44 49 54 3eqtr3d ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B ∧ − M ∈ ℕ 0 → M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y
56 elznn0 ⊢ M ∈ ℤ ↔ M ∈ ℝ ∧ M ∈ ℕ 0 ∨ − M ∈ ℕ 0
57 56 simprbi ⊢ M ∈ ℤ → M ∈ ℕ 0 ∨ − M ∈ ℕ 0
58 21 57 syl ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M ∈ ℕ 0 ∨ − M ∈ ℕ 0
59 10 55 58 mpjaodan ⊢ G ∈ Abel ∧ M ∈ ℤ ∧ X ∈ B ∧ Y ∈ B → M · ˙ X + ˙ Y = M · ˙ X + ˙ M · ˙ Y