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Theorem mulgnnass 17348
Description: Product of group multiples, for positive multiples in a semigroup. (Contributed by Mario Carneiro, 13-Dec-2014.) (Revised by AV, 29-Aug-2021.)
Hypotheses
Ref Expression
mulgass.b 𝐵 = (Base‘𝐺)
mulgass.t · = (.g𝐺)
Assertion
Ref Expression
mulgnnass ((𝐺 ∈ SGrp ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵)) → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋)))

Proof of Theorem mulgnnass
Dummy variables 𝑚 𝑛 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (𝑛 = 1 → (𝑛 · 𝑁) = (1 · 𝑁))
21oveq1d 6542 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = ((1 · 𝑁) · 𝑋))
3 oveq1 6534 . . . . . . 7 (𝑛 = 1 → (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) = (1 · (𝑁 · 𝑋)))
42, 3eqeq12d 2625 . . . . . 6 (𝑛 = 1 → (((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) ↔ ((1 · 𝑁) · 𝑋) = (1 · (𝑁 · 𝑋))))
54imbi2d 329 . . . . 5 (𝑛 = 1 → (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋))) ↔ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((1 · 𝑁) · 𝑋) = (1 · (𝑁 · 𝑋)))))
6 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 · 𝑁) = (𝑚 · 𝑁))
76oveq1d 6542 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑚 → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 · 𝑁) · 𝑋))
8 oveq1 6534 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑚 → (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋)))
97, 8eqeq12d 2625 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑚 → (((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) ↔ ((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋))))
109imbi2d 329 . . . . 5 (𝑛 = 𝑚 → (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋))) ↔ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋)))))
11 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 · 𝑁) = ((𝑚 + 1) · 𝑁))
1211oveq1d 6542 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑚 + 1) → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋))
13 oveq1 6534 . . . . . . 7 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)))
1412, 13eqeq12d 2625 . . . . . 6 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) ↔ (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋))))
1514imbi2d 329 . . . . 5 (𝑛 = (𝑚 + 1) → (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋))) ↔ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)))))
16 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (𝑛 = 𝑀 → (𝑛 · 𝑁) = (𝑀 · 𝑁))
1716oveq1d 6542 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑀 → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋))
18 oveq1 6534 . . . . . . 7 (𝑛 = 𝑀 → (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋)))
1917, 18eqeq12d 2625 . . . . . 6 (𝑛 = 𝑀 → (((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋)) ↔ ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋))))
2019imbi2d 329 . . . . 5 (𝑛 = 𝑀 → (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑛 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑛 · (𝑁 · 𝑋))) ↔ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋)))))
21 nncn 10878 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
2221mulid2d 9915 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → (1 · 𝑁) = 𝑁)
23223ad2ant1 1075 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
2423oveq1d 6542 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((1 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑁 · 𝑋))
25 sgrpmgm 17061 . . . . . . . . . 10 (𝐺 ∈ SGrp → 𝐺 ∈ Mgm)
26253anim1i 1241 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ SGrp ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵) → (𝐺 ∈ Mgm ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵))
27 mulgass.b . . . . . . . . . 10 𝐵 = (Base‘𝐺)
28 mulgass.t . . . . . . . . . 10 · = (.g𝐺)
2927, 28mulgnncl 17328 . . . . . . . . 9 ((𝐺 ∈ Mgm ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵) → (𝑁 · 𝑋) ∈ 𝐵)
3026, 29syl 17 . . . . . . . 8 ((𝐺 ∈ SGrp ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵) → (𝑁 · 𝑋) ∈ 𝐵)
31303coml 1264 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (𝑁 · 𝑋) ∈ 𝐵)
3227, 28mulg1 17320 . . . . . . 7 ((𝑁 · 𝑋) ∈ 𝐵 → (1 · (𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 · 𝑋))
3331, 32syl 17 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (1 · (𝑁 · 𝑋)) = (𝑁 · 𝑋))
3424, 33eqtr4d 2647 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((1 · 𝑁) · 𝑋) = (1 · (𝑁 · 𝑋)))
35 oveq1 6534 . . . . . . . 8 (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋)) → (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋)(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)) = ((𝑚 · (𝑁 · 𝑋))(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
36 nncn 10878 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 ∈ ℕ → 𝑚 ∈ ℂ)
3736adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 𝑚 ∈ ℂ)
38 1cnd 9913 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 1 ∈ ℂ)
39 simpr1 1060 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 𝑁 ∈ ℕ)
4039nncnd 10886 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 𝑁 ∈ ℂ)
4137, 38, 40adddird 9922 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → ((𝑚 + 1) · 𝑁) = ((𝑚 · 𝑁) + (1 · 𝑁)))
4223adantl 481 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (1 · 𝑁) = 𝑁)
4342oveq2d 6543 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → ((𝑚 · 𝑁) + (1 · 𝑁)) = ((𝑚 · 𝑁) + 𝑁))
4441, 43eqtrd 2644 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → ((𝑚 + 1) · 𝑁) = ((𝑚 · 𝑁) + 𝑁))
4544oveq1d 6542 . . . . . . . . . 10 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = (((𝑚 · 𝑁) + 𝑁) · 𝑋))
46 simpr3 1062 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 𝐺 ∈ SGrp)
47 nnmulcl 10893 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑚 · 𝑁) ∈ ℕ)
48473ad2antr1 1219 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (𝑚 · 𝑁) ∈ ℕ)
49 simpr2 1061 . . . . . . . . . . 11 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → 𝑋𝐵)
50 eqid 2610 . . . . . . . . . . . 12 (+g𝐺) = (+g𝐺)
5127, 28, 50mulgnndir 17341 . . . . . . . . . . 11 ((𝐺 ∈ SGrp ∧ ((𝑚 · 𝑁) ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵)) → (((𝑚 · 𝑁) + 𝑁) · 𝑋) = (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋)(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
5246, 48, 39, 49, 51syl13anc 1320 . . . . . . . . . 10 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (((𝑚 · 𝑁) + 𝑁) · 𝑋) = (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋)(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
5345, 52eqtrd 2644 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋)(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
5427, 28, 50mulgnnp1 17321 . . . . . . . . . 10 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 · 𝑋) ∈ 𝐵) → ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)) = ((𝑚 · (𝑁 · 𝑋))(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
5531, 54sylan2 490 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)) = ((𝑚 · (𝑁 · 𝑋))(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)))
5653, 55eqeq12d 2625 . . . . . . . 8 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → ((((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)) ↔ (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋)(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋)) = ((𝑚 · (𝑁 · 𝑋))(+g𝐺)(𝑁 · 𝑋))))
5735, 56syl5ibr 235 . . . . . . 7 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ (𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp)) → (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋)) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋))))
5857ex 449 . . . . . 6 (𝑚 ∈ ℕ → ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋)) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)))))
5958a2d 29 . . . . 5 (𝑚 ∈ ℕ → (((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑚 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑚 · (𝑁 · 𝑋))) → ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → (((𝑚 + 1) · 𝑁) · 𝑋) = ((𝑚 + 1) · (𝑁 · 𝑋)))))
605, 10, 15, 20, 34, 59nnind 10888 . . . 4 (𝑀 ∈ ℕ → ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵𝐺 ∈ SGrp) → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋))))
61603expd 1276 . . 3 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℕ → (𝑋𝐵 → (𝐺 ∈ SGrp → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋))))))
6261com4r 92 . 2 (𝐺 ∈ SGrp → (𝑀 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℕ → (𝑋𝐵 → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋))))))
63623imp2 1274 1 ((𝐺 ∈ SGrp ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑋𝐵)) → ((𝑀 · 𝑁) · 𝑋) = (𝑀 · (𝑁 · 𝑋)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 383  w3a 1031   = wceq 1475  wcel 1977  cfv 5790  (class class class)co 6527  cc 9791  1c1 9794   + caddc 9796   · cmul 9798  cn 10870  Basecbs 15644  +gcplusg 15717  Mgmcmgm 17012  SGrpcsgrp 17055  .gcmg 17312
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-rep 4694  ax-sep 4704  ax-nul 4712  ax-pow 4764  ax-pr 4828  ax-un 6825  ax-inf2 8399  ax-cnex 9849  ax-resscn 9850  ax-1cn 9851  ax-icn 9852  ax-addcl 9853  ax-addrcl 9854  ax-mulcl 9855  ax-mulrcl 9856  ax-mulcom 9857  ax-addass 9858  ax-mulass 9859  ax-distr 9860  ax-i2m1 9861  ax-1ne0 9862  ax-1rid 9863  ax-rnegex 9864  ax-rrecex 9865  ax-cnre 9866  ax-pre-lttri 9867  ax-pre-lttrn 9868  ax-pre-ltadd 9869  ax-pre-mulgt0 9870
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4368  df-iun 4452  df-br 4579  df-opab 4639  df-mpt 4640  df-tr 4676  df-eprel 4939  df-id 4943  df-po 4949  df-so 4950  df-fr 4987  df-we 4989  df-xp 5034  df-rel 5035  df-cnv 5036  df-co 5037  df-dm 5038  df-rn 5039  df-res 5040  df-ima 5041  df-pred 5583  df-ord 5629  df-on 5630  df-lim 5631  df-suc 5632  df-iota 5754  df-fun 5792  df-fn 5793  df-f 5794  df-f1 5795  df-fo 5796  df-f1o 5797  df-fv 5798  df-riota 6489  df-ov 6530  df-oprab 6531  df-mpt2 6532  df-om 6936  df-1st 7037  df-2nd 7038  df-wrecs 7272  df-recs 7333  df-rdg 7371  df-er 7607  df-en 7820  df-dom 7821  df-sdom 7822  df-pnf 9933  df-mnf 9934  df-xr 9935  df-ltxr 9936  df-le 9937  df-sub 10120  df-neg 10121  df-nn 10871  df-n0 11143  df-z 11214  df-uz 11523  df-fz 12156  df-seq 12622  df-mgm 17014  df-sgrp 17056  df-mulg 17313
This theorem is referenced by:  mulgnn0ass  17350
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