Metamath Proof Explorer


Theorem mulgnn0dir

Description: Sum of group multiples, generalized to NN0 . (Contributed by Mario Carneiro, 11-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses mulgnndir.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
mulgnndir.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
mulgnndir.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐บ )
Assertion mulgnn0dir ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulgnndir.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐บ )
2 mulgnndir.t โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐บ )
3 mulgnndir.p โŠข + = ( +g โ€˜ ๐บ )
4 mndsgrp โŠข ( ๐บ โˆˆ Mnd โ†’ ๐บ โˆˆ Smgrp )
5 4 adantr โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐บ โˆˆ Smgrp )
6 5 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐บ โˆˆ Smgrp )
7 simplr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„• )
8 simpr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„• )
9 simpr3 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
10 9 ad2antrr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
11 1 2 3 mulgnndir โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Smgrp โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
12 6 7 8 10 11 syl13anc โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
13 simpll โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐บ โˆˆ Mnd )
14 simpr1 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•0 )
15 14 adantr โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„•0 )
16 simplr3 โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
17 1 2 13 15 16 mulgnn0cld โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
18 eqid โŠข ( 0g โ€˜ ๐บ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ )
19 1 3 18 mndrid โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( 0g โ€˜ ๐บ ) ) = ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) )
20 13 17 19 syl2anc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( 0g โ€˜ ๐บ ) ) = ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) )
21 simpr โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘ = 0 )
22 21 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( 0 ยท ๐‘‹ ) )
23 1 18 2 mulg0 โŠข ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
24 16 23 syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
25 22 24 eqtrd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
26 25 oveq2d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( 0g โ€˜ ๐บ ) ) )
27 21 oveq2d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ + ๐‘ ) = ( ๐‘€ + 0 ) )
28 15 nn0cnd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ๐‘€ โˆˆ โ„‚ )
29 28 addridd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ + 0 ) = ๐‘€ )
30 27 29 eqtrd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ + ๐‘ ) = ๐‘€ )
31 30 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) )
32 20 26 31 3eqtr4rd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
33 32 adantlr โŠข ( ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐‘ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
34 simpr2 โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
35 elnn0 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„•0 โ†” ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
36 34 35 sylib โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
37 36 adantr โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘ = 0 ) )
38 12 33 37 mpjaodan โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
39 simpll โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ๐บ โˆˆ Mnd )
40 simplr2 โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„•0 )
41 simplr3 โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ๐‘‹ โˆˆ ๐ต )
42 1 2 39 40 41 mulgnn0cld โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต )
43 1 3 18 mndlid โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ๐บ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )
44 39 42 43 syl2anc โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ( 0g โ€˜ ๐บ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )
45 simpr โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ๐‘€ = 0 )
46 45 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) = ( 0 ยท ๐‘‹ ) )
47 41 23 syl โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( 0 ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
48 46 47 eqtrd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) = ( 0g โ€˜ ๐บ ) )
49 48 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) = ( ( 0g โ€˜ ๐บ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
50 45 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ + ๐‘ ) = ( 0 + ๐‘ ) )
51 40 nn0cnd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚ )
52 51 addlidd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( 0 + ๐‘ ) = ๐‘ )
53 50 52 eqtrd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ๐‘€ + ๐‘ ) = ๐‘ )
54 53 oveq1d โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) )
55 44 49 54 3eqtr4rd โŠข ( ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โˆง ๐‘€ = 0 ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )
56 elnn0 โŠข ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โ†” ( ๐‘€ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘€ = 0 ) )
57 14 56 sylib โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ๐‘€ โˆˆ โ„• โˆจ ๐‘€ = 0 ) )
58 38 55 57 mpjaodan โŠข ( ( ๐บ โˆˆ Mnd โˆง ( ๐‘€ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘ โˆˆ โ„•0 โˆง ๐‘‹ โˆˆ ๐ต ) ) โ†’ ( ( ๐‘€ + ๐‘ ) ยท ๐‘‹ ) = ( ( ๐‘€ ยท ๐‘‹ ) + ( ๐‘ ยท ๐‘‹ ) ) )