Metamath Proof Explorer


Theorem gzmulcl

Description: The gaussian integers are closed under multiplication. (Contributed by Mario Carneiro, 14-Jul-2014)

Ref Expression
Assertion gzmulcl ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค[i] )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gzcn โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
2 gzcn โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
3 mulcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
4 1 2 3 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
5 remul โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆ’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) ) )
6 1 2 5 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆ’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) ) )
7 elgz โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค ) )
8 7 simp2bi โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
9 elgz โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค[i] โ†” ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) )
10 9 simp2bi โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
11 zmulcl โŠข ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
12 8 10 11 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
13 7 simp3bi โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค )
14 9 simp3bi โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
15 zmulcl โŠข ( ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
16 13 14 15 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
17 12 16 zsubcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆ’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) ) โˆˆ โ„ค )
18 6 17 eqeltrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( โ„œ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
19 immul โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) + ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) ) )
20 1 2 19 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) + ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) ) )
21 zmulcl โŠข ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
22 8 14 21 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
23 zmulcl โŠข ( ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
24 13 10 23 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
25 22 24 zaddcld โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ( ( โ„œ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„‘ โ€˜ ๐ต ) ) + ( ( โ„‘ โ€˜ ๐ด ) ยท ( โ„œ โ€˜ ๐ต ) ) ) โˆˆ โ„ค )
26 20 25 eqeltrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( โ„‘ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
27 elgz โŠข ( ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค[i] โ†” ( ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„‚ โˆง ( โ„œ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค โˆง ( โ„‘ โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค ) )
28 4 18 26 27 syl3anbrc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค[i] ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค[i] )