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Theorem crosspcld

Description: Closure of the cross product: the cross product of two 3-dimensional real coordinate vectors is again such a vector. (Contributed by Jiamin Zhao, 12-Aug-2026)

Ref Expression
Hypotheses crosspd.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )
crosspd.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )
Assertion crosspcld ( 𝜑 → ( 𝐴 ⊠ 𝐵 ) ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 crosspd.1 ⊢ ( 𝜑 → 𝐴 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )
2 crosspd.2 ⊢ ( 𝜑 → 𝐵 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )
3 crosspval ⊢ ( ( 𝐴 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) ∧ 𝐵 ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) ) → ( 𝐴 ⊠ 𝐵 ) = ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) )
4 1 2 3 syl2anc ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ⊠ 𝐵 ) = ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) )
5 1 2 crosspclem ⊢ ( 𝜑 → if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ∈ ℝ )
6 5 adantr ⊢ ( ( 𝜑 ∧ 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ) → if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ∈ ℝ )
7 6 fmpttd ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) : ( 1 ... 3 ) ⟶ ℝ )
8 reex ⊢ ℝ ∈ V
9 ovex ⊢ ( 1 ... 3 ) ∈ V
10 8 9 elmap ⊢ ( ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) ↔ ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) : ( 1 ... 3 ) ⟶ ℝ )
11 7 10 sylibr ⊢ ( 𝜑 → ( 𝑘 ∈ ( 1 ... 3 ) ↦ if ( 𝑘 = 1 , ( ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) ) , if ( 𝑘 = 2 , ( ( ( 𝐴 ‘ 3 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 3 ) ) ) , ( ( ( 𝐴 ‘ 1 ) · ( 𝐵 ‘ 2 ) ) − ( ( 𝐴 ‘ 2 ) · ( 𝐵 ‘ 1 ) ) ) ) ) ) ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )
12 4 11 eqeltrd ⊢ ( 𝜑 → ( 𝐴 ⊠ 𝐵 ) ∈ ( ℝ ↑m ( 1 ... 3 ) ) )