Theorem nndi 6574

Description: Distributive law for natural numbers (left-distributivity). Theorem 4K(3) of [Enderton] p. 81. (Contributed by NM, 20-Sep-1995.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Nov-2014.)

Assertion

Ref	Expression
nndi	|- ( ( A e. om /\ B e. om /\ C e. om ) -> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) )

Proof of Theorem nndi

Dummy variables x y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = C -> ( B +o x ) = ( B +o C ) )
2	1	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = C -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( A .o ( B +o C ) ) )
3		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = C -> ( A .o x ) = ( A .o C ) )
4	3	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = C -> ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) )
5	2, 4	eqeq12d 2220	. . . . 5 |- ( x = C -> ( ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) <-> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) ) )
6	5	imbi2d 230	. . . 4 |- ( x = C -> ( ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) ) <-> ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) ) ) )
7		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = (/) -> ( B +o x ) = ( B +o (/) ) )
8	7	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = (/) -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( A .o ( B +o (/) ) ) )
9		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = (/) -> ( A .o x ) = ( A .o (/) ) )
10	9	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = (/) -> ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o (/) ) ) )
11	8, 10	eqeq12d 2220	. . . . 5 |- ( x = (/) -> ( ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) <-> ( A .o ( B +o (/) ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o (/) ) ) ) )
12		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = y -> ( B +o x ) = ( B +o y ) )
13	12	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = y -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( A .o ( B +o y ) ) )
14		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = y -> ( A .o x ) = ( A .o y ) )
15	14	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = y -> ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) )
16	13, 15	eqeq12d 2220	. . . . 5 |- ( x = y -> ( ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) <-> ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) ) )
17		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = suc y -> ( B +o x ) = ( B +o suc y ) )
18	17	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = suc y -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( A .o ( B +o suc y ) ) )
19		oveq2 5954	. . . . . . 7 |- ( x = suc y -> ( A .o x ) = ( A .o suc y ) )
20	19	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( x = suc y -> ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) )
21	18, 20	eqeq12d 2220	. . . . 5 |- ( x = suc y -> ( ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) <-> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) ) )
22		nna0 6562	. . . . . . . . 9 |- ( B e. om -> ( B +o (/) ) = B )
23	22	adantl 277	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( B +o (/) ) = B )
24	23	oveq2d 5962	. . . . . . 7 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o (/) ) ) = ( A .o B ) )
25		nnmcl 6569	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o B ) e. om )
26		nna0 6562	. . . . . . . 8 |- ( ( A .o B ) e. om -> ( ( A .o B ) +o (/) ) = ( A .o B ) )
27	25, 26	syl 14	. . . . . . 7 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( ( A .o B ) +o (/) ) = ( A .o B ) )
28	24, 27	eqtr4d 2241	. . . . . 6 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o (/) ) ) = ( ( A .o B ) +o (/) ) )
29		nnm0 6563	. . . . . . . 8 |- ( A e. om -> ( A .o (/) ) = (/) )
30	29	adantr 276	. . . . . . 7 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o (/) ) = (/) )
31	30	oveq2d 5962	. . . . . 6 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( ( A .o B ) +o ( A .o (/) ) ) = ( ( A .o B ) +o (/) ) )
32	28, 31	eqtr4d 2241	. . . . 5 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o (/) ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o (/) ) ) )
33		oveq1 5953	. . . . . . . . 9 |- ( ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) -> ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) = ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) )
34		nnasuc 6564	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( B e. om /\ y e. om ) -> ( B +o suc y ) = suc ( B +o y ) )
35	34	3adant1 1018	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( B +o suc y ) = suc ( B +o y ) )
36	35	oveq2d 5962	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( A .o suc ( B +o y ) ) )
37		nnacl 6568	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( B e. om /\ y e. om ) -> ( B +o y ) e. om )
38		nnmsuc 6565	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A e. om /\ ( B +o y ) e. om ) -> ( A .o suc ( B +o y ) ) = ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) )
39	37, 38	sylan2 286	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. om /\ ( B e. om /\ y e. om ) ) -> ( A .o suc ( B +o y ) ) = ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) )
40	39	3impb 1202	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( A .o suc ( B +o y ) ) = ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) )
41	36, 40	eqtrd 2238	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) )
42		nnmsuc 6565	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A e. om /\ y e. om ) -> ( A .o suc y ) = ( ( A .o y ) +o A ) )
43	42	3adant2 1019	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( A .o suc y ) = ( ( A .o y ) +o A ) )
44	43	oveq2d 5962	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) )
45		nnmcl 6569	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( A e. om /\ y e. om ) -> ( A .o y ) e. om )
46		nnaass 6573	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( A .o B ) e. om /\ ( A .o y ) e. om /\ A e. om ) -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) )
47	25, 46	syl3an1 1283	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ( A e. om /\ B e. om ) /\ ( A .o y ) e. om /\ A e. om ) -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) )
48	45, 47	syl3an2 1284	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. om /\ B e. om ) /\ ( A e. om /\ y e. om ) /\ A e. om ) -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) )
49	48	3exp 1205	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( ( A e. om /\ y e. om ) -> ( A e. om -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) ) ) )
50	49	exp4b 367	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( A e. om -> ( B e. om -> ( A e. om -> ( y e. om -> ( A e. om -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) ) ) ) ) )
51	50	pm2.43a 51	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( A e. om -> ( B e. om -> ( y e. om -> ( A e. om -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) ) ) ) )
52	51	com4r 86	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A e. om -> ( A e. om -> ( B e. om -> ( y e. om -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) ) ) ) )
53	52	pm2.43i 49	. . . . . . . . . . . 12 |- ( A e. om -> ( B e. om -> ( y e. om -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) ) ) )
54	53	3imp 1196	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) = ( ( A .o B ) +o ( ( A .o y ) +o A ) ) )
55	44, 54	eqtr4d 2241	. . . . . . . . . 10 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) = ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) )
56	41, 55	eqeq12d 2220	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) <-> ( ( A .o ( B +o y ) ) +o A ) = ( ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) +o A ) ) )
57	33, 56	imbitrrid 156	. . . . . . . 8 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ y e. om ) -> ( ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) ) )
58	57	3exp 1205	. . . . . . 7 |- ( A e. om -> ( B e. om -> ( y e. om -> ( ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) ) ) ) )
59	58	com3r 79	. . . . . 6 |- ( y e. om -> ( A e. om -> ( B e. om -> ( ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) ) ) ) )
60	59	impd 254	. . . . 5 |- ( y e. om -> ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( ( A .o ( B +o y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o y ) ) -> ( A .o ( B +o suc y ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o suc y ) ) ) ) )
61	11, 16, 21, 32, 60	finds2 4650	. . . 4 |- ( x e. om -> ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o x ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o x ) ) ) )
62	6, 61	vtoclga 2839	. . 3 |- ( C e. om -> ( ( A e. om /\ B e. om ) -> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) ) )
63	62	expdcom 1462	. 2 |- ( A e. om -> ( B e. om -> ( C e. om -> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) ) ) )
64	63	3imp 1196	1 |- ( ( A e. om /\ B e. om /\ C e. om ) -> ( A .o ( B +o C ) ) = ( ( A .o B ) +o ( A .o C ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 104   /\ w3a 981   = wceq 1373   e. wcel 2176   (/)c0 3460   suc csuc 4413   omcom 4639  (class class class)co 5946   +o coa 6501   .o comu 6502

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 711  ax-5 1470  ax-7 1471  ax-gen 1472  ax-ie1 1516  ax-ie2 1517  ax-8 1527  ax-10 1528  ax-11 1529  ax-i12 1530  ax-bndl 1532  ax-4 1533  ax-17 1549  ax-i9 1553  ax-ial 1557  ax-i5r 1558  ax-13 2178  ax-14 2179  ax-ext 2187  ax-coll 4160  ax-sep 4163  ax-nul 4171  ax-pow 4219  ax-pr 4254  ax-un 4481  ax-setind 4586  ax-iinf 4637

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 983  df-tru 1376  df-fal 1379  df-nf 1484  df-sb 1786  df-eu 2057  df-mo 2058  df-clab 2192  df-cleq 2198  df-clel 2201  df-nfc 2337  df-ne 2377  df-ral 2489  df-rex 2490  df-reu 2491  df-rab 2493  df-v 2774  df-sbc 2999  df-csb 3094  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-nul 3461  df-pw 3618  df-sn 3639  df-pr 3640  df-op 3642  df-uni 3851  df-int 3886  df-iun 3929  df-br 4046  df-opab 4107  df-mpt 4108  df-tr 4144  df-id 4341  df-iord 4414  df-on 4416  df-suc 4419  df-iom 4640  df-xp 4682  df-rel 4683  df-cnv 4684  df-co 4685  df-dm 4686  df-rn 4687  df-res 4688  df-ima 4689  df-iota 5233  df-fun 5274  df-fn 5275  df-f 5276  df-f1 5277  df-fo 5278  df-f1o 5279  df-fv 5280  df-ov 5949  df-oprab 5950  df-mpo 5951  df-1st 6228  df-2nd 6229  df-recs 6393  df-irdg 6458  df-oadd 6508  df-omul 6509

This theorem is referenced by:  nnmass  6575  nndir  6578  distrpig  7448  addcmpblnq0  7558  nnanq0  7573  distrnq0  7574  addassnq0  7577