Theorem mulcnsr 7758

Description: Multiplication of complex numbers in terms of signed reals. (Contributed by NM, 9-Aug-1995.)

Assertion

Ref	Expression
mulcnsr	⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ · ⟨𝐶, 𝐷⟩) = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)

Proof of Theorem mulcnsr

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 𝑣 𝑢 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mulclsr 7677	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ R ∧ 𝐶 ∈ R) → (𝐴 ·R 𝐶) ∈ R)
2	1	ad2ant2r 501	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐴 ·R 𝐶) ∈ R)
3		m1r 7675	. . . . 5 ⊢ -1R ∈ R
4		mulclsr 7677	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R) → (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R)
5	4	ad2ant2l 500	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R)
6		mulclsr 7677	. . . . 5 ⊢ ((-1R ∈ R ∧ (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R) → (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R)
7	3, 5, 6	sylancr 411	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R)
8		addclsr 7676	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ·R 𝐶) ∈ R ∧ (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R) → ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R)
9	2, 7, 8	syl2anc 409	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R)
10		mulclsr 7677	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ R ∧ 𝐶 ∈ R) → (𝐵 ·R 𝐶) ∈ R)
11	10	ad2ant2lr 502	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐵 ·R 𝐶) ∈ R)
12		mulclsr 7677	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R) → (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R)
13	12	ad2ant2rl 503	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R)
14		addclsr 7676	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ·R 𝐶) ∈ R ∧ (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R) → ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R)
15	11, 13, 14	syl2anc 409	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R)
16		opelxpi 4621	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R ∧ ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R) → ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩ ∈ (R × R))
17	9, 15, 16	syl2anc 409	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩ ∈ (R × R))
18		simpll 519	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑤 = 𝐴)
19		simprl 521	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑢 = 𝐶)
20	18, 19	oveq12d 5845	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑤 ·R 𝑢) = (𝐴 ·R 𝐶))
21		simplr 520	. . . . . 6 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑣 = 𝐵)
22		simprr 522	. . . . . 6 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑓 = 𝐷)
23	21, 22	oveq12d 5845	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑣 ·R 𝑓) = (𝐵 ·R 𝐷))
24	23	oveq2d 5843	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓)) = (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)))
25	20, 24	oveq12d 5845	. . 3 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))) = ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))))
26	21, 19	oveq12d 5845	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑣 ·R 𝑢) = (𝐵 ·R 𝐶))
27	18, 22	oveq12d 5845	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑤 ·R 𝑓) = (𝐴 ·R 𝐷))
28	26, 27	oveq12d 5845	. . 3 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓)) = ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)))
29	25, 28	opeq12d 3751	. 2 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩ = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)
30		df-mul 7747	. . 3 ⊢ · = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
31		df-c 7741	. . . . . . 7 ⊢ ℂ = (R × R)
32	31	eleq2i 2224	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℂ ↔ 𝑥 ∈ (R × R))
33	31	eleq2i 2224	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℂ ↔ 𝑦 ∈ (R × R))
34	32, 33	anbi12i 456	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ↔ (𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)))
35	34	anbi1i 454	. . . 4 ⊢ (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩)) ↔ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩)))
36	35	oprabbii 5879	. . 3 ⊢ {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))} = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
37	30, 36	eqtri 2178	. 2 ⊢ · = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
38	17, 29, 37	ovi3 5960	1 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ · ⟨𝐶, 𝐷⟩) = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 103   = wceq 1335  ∃wex 1472   ∈ wcel 2128  ⟨cop 3564   × cxp 4587  (class class class)co 5827  {coprab 5828  Rcnr 7220  -1_Rcm1r 7223   +_R cplr 7224   ·_R cmr 7225  ℂcc 7733   · cmul 7740

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1427  ax-7 1428  ax-gen 1429  ax-ie1 1473  ax-ie2 1474  ax-8 1484  ax-10 1485  ax-11 1486  ax-i12 1487  ax-bndl 1489  ax-4 1490  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-13 2130  ax-14 2131  ax-ext 2139  ax-coll 4082  ax-sep 4085  ax-nul 4093  ax-pow 4138  ax-pr 4172  ax-un 4396  ax-setind 4499  ax-iinf 4550

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 821  df-3or 964  df-3an 965  df-tru 1338  df-fal 1341  df-nf 1441  df-sb 1743  df-eu 2009  df-mo 2010  df-clab 2144  df-cleq 2150  df-clel 2153  df-nfc 2288  df-ne 2328  df-ral 2440  df-rex 2441  df-reu 2442  df-rab 2444  df-v 2714  df-sbc 2938  df-csb 3032  df-dif 3104  df-un 3106  df-in 3108  df-ss 3115  df-nul 3396  df-pw 3546  df-sn 3567  df-pr 3568  df-op 3570  df-uni 3775  df-int 3810  df-iun 3853  df-br 3968  df-opab 4029  df-mpt 4030  df-tr 4066  df-eprel 4252  df-id 4256  df-po 4259  df-iso 4260  df-iord 4329  df-on 4331  df-suc 4334  df-iom 4553  df-xp 4595  df-rel 4596  df-cnv 4597  df-co 4598  df-dm 4599  df-rn 4600  df-res 4601  df-ima 4602  df-iota 5138  df-fun 5175  df-fn 5176  df-f 5177  df-f1 5178  df-fo 5179  df-f1o 5180  df-fv 5181  df-ov 5830  df-oprab 5831  df-mpo 5832  df-1st 6091  df-2nd 6092  df-recs 6255  df-irdg 6320  df-1o 6366  df-2o 6367  df-oadd 6370  df-omul 6371  df-er 6483  df-ec 6485  df-qs 6489  df-ni 7227  df-pli 7228  df-mi 7229  df-lti 7230  df-plpq 7267  df-mpq 7268  df-enq 7270  df-nqqs 7271  df-plqqs 7272  df-mqqs 7273  df-1nqqs 7274  df-rq 7275  df-ltnqqs 7276  df-enq0 7347  df-nq0 7348  df-0nq0 7349  df-plq0 7350  df-mq0 7351  df-inp 7389  df-i1p 7390  df-iplp 7391  df-imp 7392  df-enr 7649  df-nr 7650  df-plr 7651  df-mr 7652  df-m1r 7656  df-c 7741  df-mul 7747

This theorem is referenced by:  mulresr  7761  mulcnsrec  7766  axmulcl  7789  axi2m1  7798  axcnre  7804