Metamath Proof Explorer


Theorem mulassnq

Description: Multiplication of positive fractions is associative. (Contributed by NM, 1-Sep-1995) (Revised by Mario Carneiro, 8-May-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion mulassnq ( ( ๐ด ยทQ ๐ต ) ยทQ ๐ถ ) = ( ๐ด ยทQ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulasspi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) )
2 mulasspi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) )
3 1 2 opeq12i โŠข โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ) โŸฉ
4 elpqn โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
5 4 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
6 elpqn โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
7 6 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
8 mulpipq2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ )
9 5 7 8 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ )
10 relxp โŠข Rel ( N ร— N )
11 elpqn โŠข ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) )
12 11 3ad2ant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) )
13 1st2nd โŠข ( ( Rel ( N ร— N ) โˆง ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ๐ถ = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) , ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โŸฉ )
14 10 12 13 sylancr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ถ = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) , ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โŸฉ )
15 9 14 oveq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ยทpQ ๐ถ ) = ( โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) , ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โŸฉ ) )
16 xp1st โŠข ( ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
17 5 16 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
18 xp1st โŠข ( ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
19 7 18 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
20 mulclpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
21 17 19 20 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
22 xp2nd โŠข ( ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
23 5 22 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
24 xp2nd โŠข ( ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
25 7 24 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
26 mulclpi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
27 23 25 26 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
28 xp1st โŠข ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
29 12 28 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
30 xp2nd โŠข ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
31 12 30 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
32 mulpipq โŠข ( ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N โˆง ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N ) ) โ†’ ( โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) , ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ )
33 21 27 29 31 32 syl22anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) , ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ )
34 15 33 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ยทpQ ๐ถ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ )
35 1st2nd โŠข ( ( Rel ( N ร— N ) โˆง ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ๐ด = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ )
36 10 5 35 sylancr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ )
37 mulpipq2 โŠข ( ( ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ )
38 7 12 37 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ )
39 36 38 oveq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทpQ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) = ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ ) )
40 mulclpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N โˆง ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
41 19 29 40 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
42 mulclpi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
43 25 31 42 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
44 mulpipq โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N ) โˆง ( ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N โˆง ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N ) ) โ†’ ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ) โŸฉ )
45 17 23 41 43 44 syl22anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ ยทpQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ) โŸฉ )
46 39 45 eqtrd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทpQ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ) โŸฉ )
47 3 34 46 3eqtr4a โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ยทpQ ๐ถ ) = ( ๐ด ยทpQ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) )
48 47 fveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( [Q] โ€˜ ( ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ยทpQ ๐ถ ) ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) ) )
49 mulerpq โŠข ( ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) ) = ( [Q] โ€˜ ( ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ยทpQ ๐ถ ) )
50 mulerpq โŠข ( ( [Q] โ€˜ ๐ด ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) )
51 48 49 50 3eqtr4g โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) ) = ( ( [Q] โ€˜ ๐ด ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) ) )
52 mulpqnq โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทQ ๐ต ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ) )
53 52 3adant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทQ ๐ต ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ) )
54 nqerid โŠข ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) = ๐ถ )
55 54 eqcomd โŠข ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ๐ถ = ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) )
56 55 3ad2ant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ถ = ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) )
57 53 56 oveq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทQ ๐ต ) ยทQ ๐ถ ) = ( ( [Q] โ€˜ ( ๐ด ยทpQ ๐ต ) ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ๐ถ ) ) )
58 nqerid โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ด ) = ๐ด )
59 58 eqcomd โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ๐ด = ( [Q] โ€˜ ๐ด ) )
60 59 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด = ( [Q] โ€˜ ๐ด ) )
61 mulpqnq โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) )
62 61 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) )
63 60 62 oveq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด ยทQ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) ) = ( ( [Q] โ€˜ ๐ด ) ยทQ ( [Q] โ€˜ ( ๐ต ยทpQ ๐ถ ) ) ) )
64 51 57 63 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทQ ๐ต ) ยทQ ๐ถ ) = ( ๐ด ยทQ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) ) )
65 mulnqf โŠข ยทQ : ( Q ร— Q ) โŸถ Q
66 65 fdmi โŠข dom ยทQ = ( Q ร— Q )
67 0nnq โŠข ยฌ โˆ… โˆˆ Q
68 66 67 ndmovass โŠข ( ยฌ ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ด ยทQ ๐ต ) ยทQ ๐ถ ) = ( ๐ด ยทQ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) ) )
69 64 68 pm2.61i โŠข ( ( ๐ด ยทQ ๐ต ) ยทQ ๐ถ ) = ( ๐ด ยทQ ( ๐ต ยทQ ๐ถ ) )