Metamath Proof Explorer


Theorem nnmsucr

Description: Multiplication with successor. Exercise 16 of Enderton p. 82. (Contributed by NM, 21-Sep-1995) (Proof shortened by Andrew Salmon, 22-Oct-2011)

Ref Expression
Assertion nnmsucr ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ต โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) )
2 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ๐ด ยทo ๐ต ) )
3 id โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ๐‘ฅ = ๐ต )
4 2 3 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) )
5 1 4 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) โ†” ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) ) )
6 5 imbi2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) ) ) )
7 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = โˆ… โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) )
8 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = โˆ… โ†’ ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ๐ด ยทo โˆ… ) )
9 id โŠข ( ๐‘ฅ = โˆ… โ†’ ๐‘ฅ = โˆ… )
10 8 9 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = โˆ… โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) +o โˆ… ) )
11 7 10 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = โˆ… โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) โ†” ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) = ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) +o โˆ… ) ) )
12 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) )
13 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) )
14 id โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ )
15 13 14 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) )
16 12 15 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) โ†” ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) ) )
17 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) )
18 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ โ†’ ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) )
19 id โŠข ( ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ โ†’ ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ )
20 18 19 oveq12d โŠข ( ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) )
21 17 20 eqeq12d โŠข ( ๐‘ฅ = suc ๐‘ฆ โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) โ†” ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) ) )
22 peano2 โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ suc ๐ด โˆˆ ฯ‰ )
23 nnm0 โŠข ( suc ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) = โˆ… )
24 22 23 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) = โˆ… )
25 nnm0 โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ด ยทo โˆ… ) = โˆ… )
26 24 25 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) = ( ๐ด ยทo โˆ… ) )
27 peano1 โŠข โˆ… โˆˆ ฯ‰
28 nnmcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง โˆ… โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด ยทo โˆ… ) โˆˆ ฯ‰ )
29 27 28 mpan2 โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ด ยทo โˆ… ) โˆˆ ฯ‰ )
30 nna0 โŠข ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) +o โˆ… ) = ( ๐ด ยทo โˆ… ) )
31 29 30 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) +o โˆ… ) = ( ๐ด ยทo โˆ… ) )
32 26 31 eqtr4d โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo โˆ… ) = ( ( ๐ด ยทo โˆ… ) +o โˆ… ) )
33 oveq1 โŠข ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) )
34 peano2b โŠข ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†” suc ๐ด โˆˆ ฯ‰ )
35 nnmsuc โŠข ( ( suc ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) )
36 34 35 sylanb โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) )
37 nnmcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) โˆˆ ฯ‰ )
38 peano2b โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†” suc ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ )
39 nnaass โŠข ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง suc ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
40 38 39 syl3an3b โŠข ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
41 37 40 syl3an1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
42 41 3expb โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
43 42 anidms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
44 nnmsuc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) )
45 44 oveq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐ด ) +o suc ๐‘ฆ ) )
46 nnaass โŠข ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โˆง suc ๐ด โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
47 34 46 syl3an3b โŠข ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
48 37 47 syl3an1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
49 48 3expb โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
50 49 an42s โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โˆง ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
51 50 anidms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
52 nnacom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด +o ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) )
53 suceq โŠข ( ( ๐ด +o ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) โ†’ suc ( ๐ด +o ๐‘ฆ ) = suc ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) )
54 52 53 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ suc ( ๐ด +o ๐‘ฆ ) = suc ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) )
55 nnasuc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) = suc ( ๐ด +o ๐‘ฆ ) )
56 nnasuc โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ด โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) = suc ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) )
57 56 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) = suc ( ๐‘ฆ +o ๐ด ) )
58 54 55 57 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) )
59 58 oveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐‘ฆ +o suc ๐ด ) ) )
60 51 59 eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ( ๐ด +o suc ๐‘ฆ ) ) )
61 43 45 60 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) = ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) )
62 36 61 eqeq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) โ†” ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) = ( ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) +o suc ๐ด ) ) )
63 33 62 imbitrrid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) ) )
64 63 expcom โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฆ ) +o ๐‘ฆ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) = ( ( ๐ด ยทo suc ๐‘ฆ ) +o suc ๐‘ฆ ) ) ) )
65 11 16 21 32 64 finds2 โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) = ( ( ๐ด ยทo ๐‘ฅ ) +o ๐‘ฅ ) ) )
66 6 65 vtoclga โŠข ( ๐ต โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) ) )
67 66 impcom โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ฯ‰ โˆง ๐ต โˆˆ ฯ‰ ) โ†’ ( suc ๐ด ยทo ๐ต ) = ( ( ๐ด ยทo ๐ต ) +o ๐ต ) )