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Theorem xaddass2 12030
Description: Associativity of extended real addition. See xaddass 12029 for notes on the hypotheses. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Aug-2015.)
Assertion
Ref Expression
xaddass2 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)))

Proof of Theorem xaddass2
StepHypRef Expression
1 simp1l 1083 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐴 ∈ ℝ*)
2 xnegcl 11994 . . . . . 6 (𝐴 ∈ ℝ* → -𝑒𝐴 ∈ ℝ*)
31, 2syl 17 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐴 ∈ ℝ*)
4 simp1r 1084 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐴 ≠ +∞)
5 pnfxr 10043 . . . . . . . . 9 +∞ ∈ ℝ*
6 xneg11 11996 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (-𝑒𝐴 = -𝑒+∞ ↔ 𝐴 = +∞))
71, 5, 6sylancl 693 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐴 = -𝑒+∞ ↔ 𝐴 = +∞))
87necon3bid 2834 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐴 ≠ -𝑒+∞ ↔ 𝐴 ≠ +∞))
94, 8mpbird 247 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐴 ≠ -𝑒+∞)
10 xnegpnf 11990 . . . . . . 7 -𝑒+∞ = -∞
1110a1i 11 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒+∞ = -∞)
129, 11neeqtrd 2859 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐴 ≠ -∞)
13 simp2l 1085 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐵 ∈ ℝ*)
14 xnegcl 11994 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ℝ* → -𝑒𝐵 ∈ ℝ*)
1513, 14syl 17 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐵 ∈ ℝ*)
16 simp2r 1086 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐵 ≠ +∞)
17 xneg11 11996 . . . . . . . . 9 ((𝐵 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (-𝑒𝐵 = -𝑒+∞ ↔ 𝐵 = +∞))
1813, 5, 17sylancl 693 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐵 = -𝑒+∞ ↔ 𝐵 = +∞))
1918necon3bid 2834 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐵 ≠ -𝑒+∞ ↔ 𝐵 ≠ +∞))
2016, 19mpbird 247 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐵 ≠ -𝑒+∞)
2120, 11neeqtrd 2859 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐵 ≠ -∞)
22 simp3l 1087 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐶 ∈ ℝ*)
23 xnegcl 11994 . . . . . 6 (𝐶 ∈ ℝ* → -𝑒𝐶 ∈ ℝ*)
2422, 23syl 17 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐶 ∈ ℝ*)
25 simp3r 1088 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → 𝐶 ≠ +∞)
26 xneg11 11996 . . . . . . . . 9 ((𝐶 ∈ ℝ* ∧ +∞ ∈ ℝ*) → (-𝑒𝐶 = -𝑒+∞ ↔ 𝐶 = +∞))
2722, 5, 26sylancl 693 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐶 = -𝑒+∞ ↔ 𝐶 = +∞))
2827necon3bid 2834 . . . . . . 7 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐶 ≠ -𝑒+∞ ↔ 𝐶 ≠ +∞))
2925, 28mpbird 247 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐶 ≠ -𝑒+∞)
3029, 11neeqtrd 2859 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒𝐶 ≠ -∞)
31 xaddass 12029 . . . . 5 (((-𝑒𝐴 ∈ ℝ* ∧ -𝑒𝐴 ≠ -∞) ∧ (-𝑒𝐵 ∈ ℝ* ∧ -𝑒𝐵 ≠ -∞) ∧ (-𝑒𝐶 ∈ ℝ* ∧ -𝑒𝐶 ≠ -∞)) → ((-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶) = (-𝑒𝐴 +𝑒 (-𝑒𝐵 +𝑒 -𝑒𝐶)))
323, 12, 15, 21, 24, 30, 31syl222anc 1339 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → ((-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶) = (-𝑒𝐴 +𝑒 (-𝑒𝐵 +𝑒 -𝑒𝐶)))
33 xnegdi 12028 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*) → -𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) = (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒𝐵))
341, 13, 33syl2anc 692 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) = (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒𝐵))
3534oveq1d 6625 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶) = ((-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶))
36 xnegdi 12028 . . . . . 6 ((𝐵 ∈ ℝ*𝐶 ∈ ℝ*) → -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶) = (-𝑒𝐵 +𝑒 -𝑒𝐶))
3713, 22, 36syl2anc 692 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶) = (-𝑒𝐵 +𝑒 -𝑒𝐶))
3837oveq2d 6626 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶)) = (-𝑒𝐴 +𝑒 (-𝑒𝐵 +𝑒 -𝑒𝐶)))
3932, 35, 383eqtr4d 2665 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶) = (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶)))
40 xaddcl 12020 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℝ*𝐵 ∈ ℝ*) → (𝐴 +𝑒 𝐵) ∈ ℝ*)
411, 13, 40syl2anc 692 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (𝐴 +𝑒 𝐵) ∈ ℝ*)
42 xnegdi 12028 . . . 4 (((𝐴 +𝑒 𝐵) ∈ ℝ*𝐶 ∈ ℝ*) → -𝑒((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (-𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶))
4341, 22, 42syl2anc 692 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (-𝑒(𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 -𝑒𝐶))
44 xaddcl 12020 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℝ*𝐶 ∈ ℝ*) → (𝐵 +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*)
4513, 22, 44syl2anc 692 . . . 4 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (𝐵 +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*)
46 xnegdi 12028 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐵 +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*) → -𝑒(𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) = (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶)))
471, 45, 46syl2anc 692 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒(𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) = (-𝑒𝐴 +𝑒 -𝑒(𝐵 +𝑒 𝐶)))
4839, 43, 473eqtr4d 2665 . 2 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → -𝑒((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = -𝑒(𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)))
49 xaddcl 12020 . . . 4 (((𝐴 +𝑒 𝐵) ∈ ℝ*𝐶 ∈ ℝ*) → ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*)
5041, 22, 49syl2anc 692 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*)
51 xaddcl 12020 . . . 4 ((𝐴 ∈ ℝ* ∧ (𝐵 +𝑒 𝐶) ∈ ℝ*) → (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) ∈ ℝ*)
521, 45, 51syl2anc 692 . . 3 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) ∈ ℝ*)
53 xneg11 11996 . . 3 ((((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) ∈ ℝ* ∧ (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) ∈ ℝ*) → (-𝑒((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = -𝑒(𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) ↔ ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶))))
5450, 52, 53syl2anc 692 . 2 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → (-𝑒((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = -𝑒(𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)) ↔ ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶))))
5548, 54mpbid 222 1 (((𝐴 ∈ ℝ*𝐴 ≠ +∞) ∧ (𝐵 ∈ ℝ*𝐵 ≠ +∞) ∧ (𝐶 ∈ ℝ*𝐶 ≠ +∞)) → ((𝐴 +𝑒 𝐵) +𝑒 𝐶) = (𝐴 +𝑒 (𝐵 +𝑒 𝐶)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wcel 1987  wne 2790  (class class class)co 6610  +∞cpnf 10022  -∞cmnf 10023  *cxr 10024  -𝑒cxne 11894   +𝑒 cxad 11895
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6909  ax-cnex 9943  ax-resscn 9944  ax-1cn 9945  ax-icn 9946  ax-addcl 9947  ax-addrcl 9948  ax-mulcl 9949  ax-mulrcl 9950  ax-mulcom 9951  ax-addass 9952  ax-mulass 9953  ax-distr 9954  ax-i2m1 9955  ax-1ne0 9956  ax-1rid 9957  ax-rnegex 9958  ax-rrecex 9959  ax-cnre 9960  ax-pre-lttri 9961  ax-pre-lttrn 9962  ax-pre-ltadd 9963
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rab 2916  df-v 3191  df-sbc 3422  df-csb 3519  df-dif 3562  df-un 3564  df-in 3566  df-ss 3573  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-iota 5815  df-fun 5854  df-fn 5855  df-f 5856  df-f1 5857  df-fo 5858  df-f1o 5859  df-fv 5860  df-riota 6571  df-ov 6613  df-oprab 6614  df-mpt2 6615  df-1st 7120  df-2nd 7121  df-er 7694  df-en 7907  df-dom 7908  df-sdom 7909  df-pnf 10027  df-mnf 10028  df-xr 10029  df-ltxr 10030  df-sub 10219  df-neg 10220  df-xneg 11897  df-xadd 11898
This theorem is referenced by:  infleinflem1  39073
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