Metamath Proof Explorer


Theorem xaddass

Description: Associativity of extended real addition. The correct condition here is "it is not the case that both +oo and -oo appear as one of A , B , C , i.e. -. { +oo , -oo } C_ { A , B , C } ", but this condition is difficult to work with, so we break the theorem into two parts: this one, where -oo is not present in A , B , C , and xaddass2 , where +oo is not present. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015)

Ref Expression
Assertion xaddass A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 recn AA
2 recn BB
3 recn CC
4 addass ABCA+B+C=A+B+C
5 1 2 3 4 syl3an ABCA+B+C=A+B+C
6 5 3expa ABCA+B+C=A+B+C
7 readdcl ABA+B
8 rexadd A+BCA+B+𝑒C=A+B+C
9 7 8 sylan ABCA+B+𝑒C=A+B+C
10 readdcl BCB+C
11 rexadd AB+CA+𝑒B+C=A+B+C
12 10 11 sylan2 ABCA+𝑒B+C=A+B+C
13 12 anassrs ABCA+𝑒B+C=A+B+C
14 6 9 13 3eqtr4d ABCA+B+𝑒C=A+𝑒B+C
15 rexadd ABA+𝑒B=A+B
16 15 adantr ABCA+𝑒B=A+B
17 16 oveq1d ABCA+𝑒B+𝑒C=A+B+𝑒C
18 rexadd BCB+𝑒C=B+C
19 18 adantll ABCB+𝑒C=B+C
20 19 oveq2d ABCA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+C
21 14 17 20 3eqtr4d ABCA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
22 21 adantll A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABCA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
23 oveq2 C=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒+∞
24 simp1l A*A−∞B*B−∞C*C−∞A*
25 simp2l A*A−∞B*B−∞C*C−∞B*
26 xaddcl A*B*A+𝑒B*
27 24 25 26 syl2anc A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒B*
28 xaddnemnf A*A−∞B*B−∞A+𝑒B−∞
29 28 3adant3 A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒B−∞
30 xaddpnf1 A+𝑒B*A+𝑒B−∞A+𝑒B+𝑒+∞=+∞
31 27 29 30 syl2anc A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒B+𝑒+∞=+∞
32 23 31 sylan9eqr A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞A+𝑒B+𝑒C=+∞
33 xaddpnf1 A*A−∞A+𝑒+∞=+∞
34 33 3ad2ant1 A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒+∞=+∞
35 34 adantr A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞A+𝑒+∞=+∞
36 32 35 eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒+∞
37 oveq2 C=+∞B+𝑒C=B+𝑒+∞
38 xaddpnf1 B*B−∞B+𝑒+∞=+∞
39 38 3ad2ant2 A*A−∞B*B−∞C*C−∞B+𝑒+∞=+∞
40 37 39 sylan9eqr A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞B+𝑒C=+∞
41 40 oveq2d A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒+∞
42 36 41 eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞C=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
43 42 adantlr A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABC=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
44 simp3 A*A−∞B*B−∞C*C−∞C*C−∞
45 xrnemnf C*C−∞CC=+∞
46 44 45 sylib A*A−∞B*B−∞C*C−∞CC=+∞
47 46 adantr A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABCC=+∞
48 22 43 47 mpjaodan A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
49 48 anassrs A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
50 xaddpnf2 C*C−∞+∞+𝑒C=+∞
51 50 3ad2ant3 A*A−∞B*B−∞C*C−∞+∞+𝑒C=+∞
52 51 34 eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞+∞+𝑒C=A+𝑒+∞
53 52 adantr A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞+∞+𝑒C=A+𝑒+∞
54 oveq2 B=+∞A+𝑒B=A+𝑒+∞
55 54 34 sylan9eqr A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞A+𝑒B=+∞
56 55 oveq1d A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞A+𝑒B+𝑒C=+∞+𝑒C
57 oveq1 B=+∞B+𝑒C=+∞+𝑒C
58 57 51 sylan9eqr A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞B+𝑒C=+∞
59 58 oveq2d A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒+∞
60 53 56 59 3eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞B=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
61 60 adantlr A*A−∞B*B−∞C*C−∞AB=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
62 simpl2 A*A−∞B*B−∞C*C−∞AB*B−∞
63 xrnemnf B*B−∞BB=+∞
64 62 63 sylib A*A−∞B*B−∞C*C−∞ABB=+∞
65 49 61 64 mpjaodan A*A−∞B*B−∞C*C−∞AA+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
66 simpl3 A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞C*C−∞
67 66 50 syl A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞+∞+𝑒C=+∞
68 simpl2l A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞B*
69 simpl3l A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞C*
70 xaddcl B*C*B+𝑒C*
71 68 69 70 syl2anc A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞B+𝑒C*
72 simpl2 A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞B*B−∞
73 xaddnemnf B*B−∞C*C−∞B+𝑒C−∞
74 72 66 73 syl2anc A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞B+𝑒C−∞
75 xaddpnf2 B+𝑒C*B+𝑒C−∞+∞+𝑒B+𝑒C=+∞
76 71 74 75 syl2anc A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞+∞+𝑒B+𝑒C=+∞
77 67 76 eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞+∞+𝑒C=+∞+𝑒B+𝑒C
78 simpr A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A=+∞
79 78 oveq1d A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A+𝑒B=+∞+𝑒B
80 xaddpnf2 B*B−∞+∞+𝑒B=+∞
81 72 80 syl A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞+∞+𝑒B=+∞
82 79 81 eqtrd A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A+𝑒B=+∞
83 82 oveq1d A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A+𝑒B+𝑒C=+∞+𝑒C
84 78 oveq1d A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A+𝑒B+𝑒C=+∞+𝑒B+𝑒C
85 77 83 84 3eqtr4d A*A−∞B*B−∞C*C−∞A=+∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C
86 simp1 A*A−∞B*B−∞C*C−∞A*A−∞
87 xrnemnf A*A−∞AA=+∞
88 86 87 sylib A*A−∞B*B−∞C*C−∞AA=+∞
89 65 85 88 mpjaodan A*A−∞B*B−∞C*C−∞A+𝑒B+𝑒C=A+𝑒B+𝑒C