ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  rdivmuldivd GIF version

Theorem rdivmuldivd 14374
Description: Multiplication of two ratios. Theorem I.14 of [Apostol] p. 18. (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Oct-2017.)
Hypotheses
Ref Expression
dvrdir.b 𝐵 = (Base‘𝑅)
dvrdir.u 𝑈 = (Unit‘𝑅)
dvrdir.p + = (+g𝑅)
dvrdir.t / = (/r𝑅)
rdivmuldivd.p · = (.r𝑅)
rdivmuldivd.r (𝜑𝑅 ∈ CRing)
rdivmuldivd.a (𝜑𝑋𝐵)
rdivmuldivd.b (𝜑𝑌𝑈)
rdivmuldivd.c (𝜑𝑍𝐵)
rdivmuldivd.d (𝜑𝑊𝑈)
Assertion
Ref Expression
rdivmuldivd (𝜑 → ((𝑋 / 𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = ((𝑋 · 𝑍) / (𝑌 · 𝑊)))

Proof of Theorem rdivmuldivd
StepHypRef Expression
1 dvrdir.b . . . . . 6 𝐵 = (Base‘𝑅)
21a1i 9 . . . . 5 (𝜑𝐵 = (Base‘𝑅))
3 rdivmuldivd.p . . . . . 6 · = (.r𝑅)
43a1i 9 . . . . 5 (𝜑· = (.r𝑅))
5 dvrdir.u . . . . . 6 𝑈 = (Unit‘𝑅)
65a1i 9 . . . . 5 (𝜑𝑈 = (Unit‘𝑅))
7 eqidd 2235 . . . . 5 (𝜑 → (invr𝑅) = (invr𝑅))
8 dvrdir.t . . . . . 6 / = (/r𝑅)
98a1i 9 . . . . 5 (𝜑/ = (/r𝑅))
10 rdivmuldivd.r . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ CRing)
1110crngringd 14237 . . . . 5 (𝜑𝑅 ∈ Ring)
12 rdivmuldivd.a . . . . 5 (𝜑𝑋𝐵)
13 rdivmuldivd.b . . . . 5 (𝜑𝑌𝑈)
142, 4, 6, 7, 9, 11, 12, 13dvrvald 14364 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 / 𝑌) = (𝑋 · ((invr𝑅)‘𝑌)))
1514oveq1d 6073 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 / 𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = ((𝑋 · ((invr𝑅)‘𝑌)) · (𝑍 / 𝑊)))
16 ringsrg 14275 . . . . . . 7 (𝑅 ∈ Ring → 𝑅 ∈ SRing)
1711, 16syl 14 . . . . . 6 (𝜑𝑅 ∈ SRing)
182, 6, 17unitssd 14339 . . . . 5 (𝜑𝑈𝐵)
19 eqid 2234 . . . . . . 7 (invr𝑅) = (invr𝑅)
205, 19unitinvcl 14353 . . . . . 6 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝑈) → ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝑈)
2111, 13, 20syl2anc 411 . . . . 5 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝑈)
2218, 21sseldd 3243 . . . 4 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝐵)
23 rdivmuldivd.c . . . . 5 (𝜑𝑍𝐵)
24 rdivmuldivd.d . . . . 5 (𝜑𝑊𝑈)
251, 5, 8dvrcl 14365 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑍𝐵𝑊𝑈) → (𝑍 / 𝑊) ∈ 𝐵)
2611, 23, 24, 25syl3anc 1274 . . . 4 (𝜑 → (𝑍 / 𝑊) ∈ 𝐵)
271, 3ringass 14244 . . . 4 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵 ∧ ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝐵 ∧ (𝑍 / 𝑊) ∈ 𝐵)) → ((𝑋 · ((invr𝑅)‘𝑌)) · (𝑍 / 𝑊)) = (𝑋 · (((invr𝑅)‘𝑌) · (𝑍 / 𝑊))))
2811, 12, 22, 26, 27syl13anc 1276 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 · ((invr𝑅)‘𝑌)) · (𝑍 / 𝑊)) = (𝑋 · (((invr𝑅)‘𝑌) · (𝑍 / 𝑊))))
291, 3crngcom 14242 . . . . 5 ((𝑅 ∈ CRing ∧ ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝐵 ∧ (𝑍 / 𝑊) ∈ 𝐵) → (((invr𝑅)‘𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌)))
3010, 22, 26, 29syl3anc 1274 . . . 4 (𝜑 → (((invr𝑅)‘𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌)))
3130oveq2d 6074 . . 3 (𝜑 → (𝑋 · (((invr𝑅)‘𝑌) · (𝑍 / 𝑊))) = (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
3215, 28, 313eqtrd 2271 . 2 (𝜑 → ((𝑋 / 𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
33 eqid 2234 . . . . . . . . 9 ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) = ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)
345, 33unitgrp 14346 . . . . . . . 8 (𝑅 ∈ Ring → ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) ∈ Grp)
3511, 34syl 14 . . . . . . 7 (𝜑 → ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) ∈ Grp)
36 eqidd 2235 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) = ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))
376, 36, 17unitgrpbasd 14345 . . . . . . . 8 (𝜑𝑈 = (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)))
3813, 37eleqtrd 2313 . . . . . . 7 (𝜑𝑌 ∈ (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)))
3924, 37eleqtrd 2313 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)))
40 eqid 2234 . . . . . . . 8 (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)) = (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))
41 eqid 2234 . . . . . . . 8 (+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)) = (+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))
42 eqid 2234 . . . . . . . 8 (invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)) = (invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))
4340, 41, 42grpinvadd 13875 . . . . . . 7 ((((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) ∈ Grp ∧ 𝑌 ∈ (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)) ∧ 𝑊 ∈ (Base‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))) → ((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)) = (((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑌)))
4435, 38, 39, 43syl3anc 1274 . . . . . 6 (𝜑 → ((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)) = (((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑌)))
456, 36, 7, 11invrfvald 14352 . . . . . . 7 (𝜑 → (invr𝑅) = (invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)))
4645fveq1d 5677 . . . . . 6 (𝜑 → ((invr𝑅)‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)) = ((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)))
4745fveq1d 5677 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑊) = ((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑊))
4845fveq1d 5677 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑌) = ((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑌))
4947, 48oveq12d 6076 . . . . . 6 (𝜑 → (((invr𝑅)‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invr𝑅)‘𝑌)) = (((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invg‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))‘𝑌)))
5044, 46, 493eqtr4d 2277 . . . . 5 (𝜑 → ((invr𝑅)‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)) = (((invr𝑅)‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invr𝑅)‘𝑌)))
51 basfn 13355 . . . . . . . . . . . 12 Base Fn V
5210elexd 2829 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑅 ∈ V)
53 funfvex 5692 . . . . . . . . . . . . 13 ((Fun Base ∧ 𝑅 ∈ dom Base) → (Base‘𝑅) ∈ V)
5453funfni 5463 . . . . . . . . . . . 12 ((Base Fn V ∧ 𝑅 ∈ V) → (Base‘𝑅) ∈ V)
5551, 52, 54sylancr 414 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (Base‘𝑅) ∈ V)
561, 55eqeltrid 2321 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ V)
5756, 18ssexd 4255 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑈 ∈ V)
58 ressex 13362 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑈 ∈ V) → (𝑅s 𝑈) ∈ V)
59 eqid 2234 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘(𝑅s 𝑈)) = (mulGrp‘(𝑅s 𝑈))
60 eqid 2234 . . . . . . . . . . 11 (.r‘(𝑅s 𝑈)) = (.r‘(𝑅s 𝑈))
6159, 60mgpplusgg 14152 . . . . . . . . . 10 ((𝑅s 𝑈) ∈ V → (.r‘(𝑅s 𝑈)) = (+g‘(mulGrp‘(𝑅s 𝑈))))
6258, 61syl 14 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ CRing ∧ 𝑈 ∈ V) → (.r‘(𝑅s 𝑈)) = (+g‘(mulGrp‘(𝑅s 𝑈))))
6310, 57, 62syl2anc 411 . . . . . . . 8 (𝜑 → (.r‘(𝑅s 𝑈)) = (+g‘(mulGrp‘(𝑅s 𝑈))))
64 eqid 2234 . . . . . . . . . 10 (𝑅s 𝑈) = (𝑅s 𝑈)
6564, 3ressmulrg 13442 . . . . . . . . 9 ((𝑈 ∈ V ∧ 𝑅 ∈ CRing) → · = (.r‘(𝑅s 𝑈)))
6657, 10, 65syl2anc 411 . . . . . . . 8 (𝜑· = (.r‘(𝑅s 𝑈)))
67 eqid 2234 . . . . . . . . . . 11 (mulGrp‘𝑅) = (mulGrp‘𝑅)
6864, 67mgpress 14159 . . . . . . . . . 10 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑈 ∈ V) → ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) = (mulGrp‘(𝑅s 𝑈)))
6911, 57, 68syl2anc 411 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈) = (mulGrp‘(𝑅s 𝑈)))
7069fveq2d 5679 . . . . . . . 8 (𝜑 → (+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)) = (+g‘(mulGrp‘(𝑅s 𝑈))))
7163, 66, 703eqtr4d 2277 . . . . . . 7 (𝜑· = (+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈)))
7271oveqd 6075 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑌 · 𝑊) = (𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊))
7372fveq2d 5679 . . . . 5 (𝜑 → ((invr𝑅)‘(𝑌 · 𝑊)) = ((invr𝑅)‘(𝑌(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))𝑊)))
7471oveqd 6075 . . . . 5 (𝜑 → (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = (((invr𝑅)‘𝑊)(+g‘((mulGrp‘𝑅) ↾s 𝑈))((invr𝑅)‘𝑌)))
7550, 73, 743eqtr4d 2277 . . . 4 (𝜑 → ((invr𝑅)‘(𝑌 · 𝑊)) = (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌)))
7675oveq2d 6074 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘(𝑌 · 𝑊))) = ((𝑋 · 𝑍) · (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
771, 3ringcl 14241 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑋𝐵𝑍𝐵) → (𝑋 · 𝑍) ∈ 𝐵)
7811, 12, 23, 77syl3anc 1274 . . . 4 (𝜑 → (𝑋 · 𝑍) ∈ 𝐵)
795, 3unitmulcl 14343 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑌𝑈𝑊𝑈) → (𝑌 · 𝑊) ∈ 𝑈)
8011, 13, 24, 79syl3anc 1274 . . . 4 (𝜑 → (𝑌 · 𝑊) ∈ 𝑈)
812, 4, 6, 7, 9, 11, 78, 80dvrvald 14364 . . 3 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑍) / (𝑌 · 𝑊)) = ((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘(𝑌 · 𝑊))))
825, 19unitinvcl 14353 . . . . . . . . 9 ((𝑅 ∈ Ring ∧ 𝑊𝑈) → ((invr𝑅)‘𝑊) ∈ 𝑈)
8311, 24, 82syl2anc 411 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑊) ∈ 𝑈)
8418, 83sseldd 3243 . . . . . . 7 (𝜑 → ((invr𝑅)‘𝑊) ∈ 𝐵)
851, 3ringass 14244 . . . . . . 7 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵𝑍𝐵 ∧ ((invr𝑅)‘𝑊) ∈ 𝐵)) → ((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) = (𝑋 · (𝑍 · ((invr𝑅)‘𝑊))))
8611, 12, 23, 84, 85syl13anc 1276 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) = (𝑋 · (𝑍 · ((invr𝑅)‘𝑊))))
872, 4, 6, 7, 9, 11, 23, 24dvrvald 14364 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑍 / 𝑊) = (𝑍 · ((invr𝑅)‘𝑊)))
8887oveq2d 6074 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑋 · (𝑍 / 𝑊)) = (𝑋 · (𝑍 · ((invr𝑅)‘𝑊))))
8986, 88eqtr4d 2270 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) = (𝑋 · (𝑍 / 𝑊)))
9089oveq1d 6073 . . . 4 (𝜑 → (((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = ((𝑋 · (𝑍 / 𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)))
911, 3ringass 14244 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ ((𝑋 · 𝑍) ∈ 𝐵 ∧ ((invr𝑅)‘𝑊) ∈ 𝐵 ∧ ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝐵)) → (((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = ((𝑋 · 𝑍) · (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
9211, 78, 84, 22, 91syl13anc 1276 . . . 4 (𝜑 → (((𝑋 · 𝑍) · ((invr𝑅)‘𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = ((𝑋 · 𝑍) · (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
931, 3ringass 14244 . . . . 5 ((𝑅 ∈ Ring ∧ (𝑋𝐵 ∧ (𝑍 / 𝑊) ∈ 𝐵 ∧ ((invr𝑅)‘𝑌) ∈ 𝐵)) → ((𝑋 · (𝑍 / 𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
9411, 12, 26, 22, 93syl13anc 1276 . . . 4 (𝜑 → ((𝑋 · (𝑍 / 𝑊)) · ((invr𝑅)‘𝑌)) = (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
9590, 92, 943eqtr3rd 2276 . . 3 (𝜑 → (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))) = ((𝑋 · 𝑍) · (((invr𝑅)‘𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))))
9676, 81, 953eqtr4rd 2278 . 2 (𝜑 → (𝑋 · ((𝑍 / 𝑊) · ((invr𝑅)‘𝑌))) = ((𝑋 · 𝑍) / (𝑌 · 𝑊)))
9732, 96eqtrd 2267 1 (𝜑 → ((𝑋 / 𝑌) · (𝑍 / 𝑊)) = ((𝑋 · 𝑍) / (𝑌 · 𝑊)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wi 4  wa 104   = wceq 1398  wcel 2205  Vcvv 2815   Fn wfn 5352  cfv 5357  (class class class)co 6058  Basecbs 13296  s cress 13297  +gcplusg 13374  .rcmulr 13375  Grpcgrp 13797  invgcminusg 13798  mulGrpcmgp 14148  SRingcsrg 14191  Ringcrg 14224  CRingccrg 14225  Unitcui 14316  invrcinvr 14350  /rcdvr 14361
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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-addcom 8243  ax-addass 8245  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-ltadd 8259
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-id 4419  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-tpos 6489  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-ltxr 8329  df-inn 9255  df-2 9313  df-3 9314  df-ndx 13299  df-slot 13300  df-base 13302  df-sets 13303  df-iress 13304  df-plusg 13387  df-mulr 13388  df-0g 13555  df-mgm 13653  df-sgrp 13699  df-mnd 13714  df-grp 13800  df-minusg 13801  df-cmn 14087  df-abl 14088  df-mgp 14149  df-ur 14188  df-srg 14192  df-ring 14226  df-cring 14227  df-oppr 14296  df-dvdsr 14318  df-unit 14319  df-invr 14351  df-dvr 14362
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator