MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lmodvsmmulgdi Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lmodvsmmulgdi 20895
Description: Distributive law for a group multiple of a scalar multiplication. (Contributed by AV, 2-Sep-2019.)
Hypotheses
Ref Expression
lmodvsmmulgdi.v 𝑉 = (Base‘𝑊)
lmodvsmmulgdi.f 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
lmodvsmmulgdi.s · = ( ·𝑠𝑊)
lmodvsmmulgdi.k 𝐾 = (Base‘𝐹)
lmodvsmmulgdi.p = (.g𝑊)
lmodvsmmulgdi.e 𝐸 = (.g𝐹)
Assertion
Ref Expression
lmodvsmmulgdi ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝐶𝐾𝑁 ∈ ℕ0𝑋𝑉)) → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋))

Proof of Theorem lmodvsmmulgdi
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7438 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = (0 (𝐶 · 𝑋)))
2 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = 0 → (𝑥𝐸𝐶) = (0𝐸𝐶))
32oveq1d 7446 . . . . . . 7 (𝑥 = 0 → ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) = ((0𝐸𝐶) · 𝑋))
41, 3eqeq12d 2753 . . . . . 6 (𝑥 = 0 → ((𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) ↔ (0 (𝐶 · 𝑋)) = ((0𝐸𝐶) · 𝑋)))
54imbi2d 340 . . . . 5 (𝑥 = 0 → ((((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋)) ↔ (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (0 (𝐶 · 𝑋)) = ((0𝐸𝐶) · 𝑋))))
6 oveq1 7438 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = (𝑦 (𝐶 · 𝑋)))
7 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥𝐸𝐶) = (𝑦𝐸𝐶))
87oveq1d 7446 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋))
96, 8eqeq12d 2753 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) ↔ (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)))
109imbi2d 340 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → ((((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋)) ↔ (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋))))
11 oveq1 7438 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)))
12 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = (𝑦 + 1) → (𝑥𝐸𝐶) = ((𝑦 + 1)𝐸𝐶))
1312oveq1d 7446 . . . . . . 7 (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))
1411, 13eqeq12d 2753 . . . . . 6 (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) ↔ ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋)))
1514imbi2d 340 . . . . 5 (𝑥 = (𝑦 + 1) → ((((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋)) ↔ (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))))
16 oveq1 7438 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = (𝑁 (𝐶 · 𝑋)))
17 oveq1 7438 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑁 → (𝑥𝐸𝐶) = (𝑁𝐸𝐶))
1817oveq1d 7446 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋))
1916, 18eqeq12d 2753 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑁 → ((𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋) ↔ (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋)))
2019imbi2d 340 . . . . 5 (𝑥 = 𝑁 → ((((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑥 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑥𝐸𝐶) · 𝑋)) ↔ (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋))))
21 simpr 484 . . . . . . 7 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → 𝑊 ∈ LMod)
22 simpr 484 . . . . . . . 8 ((𝐶𝐾𝑋𝑉) → 𝑋𝑉)
2322adantr 480 . . . . . . 7 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → 𝑋𝑉)
24 lmodvsmmulgdi.v . . . . . . . 8 𝑉 = (Base‘𝑊)
25 lmodvsmmulgdi.f . . . . . . . 8 𝐹 = (Scalar‘𝑊)
26 lmodvsmmulgdi.s . . . . . . . 8 · = ( ·𝑠𝑊)
27 eqid 2737 . . . . . . . 8 (0g𝐹) = (0g𝐹)
28 eqid 2737 . . . . . . . 8 (0g𝑊) = (0g𝑊)
2924, 25, 26, 27, 28lmod0vs 20893 . . . . . . 7 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝑋𝑉) → ((0g𝐹) · 𝑋) = (0g𝑊))
3021, 23, 29syl2anc 584 . . . . . 6 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → ((0g𝐹) · 𝑋) = (0g𝑊))
31 simpl 482 . . . . . . . . 9 ((𝐶𝐾𝑋𝑉) → 𝐶𝐾)
3231adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → 𝐶𝐾)
33 lmodvsmmulgdi.k . . . . . . . . 9 𝐾 = (Base‘𝐹)
34 lmodvsmmulgdi.e . . . . . . . . 9 𝐸 = (.g𝐹)
3533, 27, 34mulg0 19092 . . . . . . . 8 (𝐶𝐾 → (0𝐸𝐶) = (0g𝐹))
3632, 35syl 17 . . . . . . 7 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (0𝐸𝐶) = (0g𝐹))
3736oveq1d 7446 . . . . . 6 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → ((0𝐸𝐶) · 𝑋) = ((0g𝐹) · 𝑋))
3824, 25, 26, 33lmodvscl 20876 . . . . . . . 8 ((𝑊 ∈ LMod ∧ 𝐶𝐾𝑋𝑉) → (𝐶 · 𝑋) ∈ 𝑉)
3921, 32, 23, 38syl3anc 1373 . . . . . . 7 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝐶 · 𝑋) ∈ 𝑉)
40 lmodvsmmulgdi.p . . . . . . . 8 = (.g𝑊)
4124, 28, 40mulg0 19092 . . . . . . 7 ((𝐶 · 𝑋) ∈ 𝑉 → (0 (𝐶 · 𝑋)) = (0g𝑊))
4239, 41syl 17 . . . . . 6 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (0 (𝐶 · 𝑋)) = (0g𝑊))
4330, 37, 423eqtr4rd 2788 . . . . 5 (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (0 (𝐶 · 𝑋)) = ((0𝐸𝐶) · 𝑋))
44 lmodgrp 20865 . . . . . . . . . . . 12 (𝑊 ∈ LMod → 𝑊 ∈ Grp)
4544grpmndd 18964 . . . . . . . . . . 11 (𝑊 ∈ LMod → 𝑊 ∈ Mnd)
4645ad2antll 729 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝑊 ∈ Mnd)
47 simpl 482 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝑦 ∈ ℕ0)
4839adantl 481 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → (𝐶 · 𝑋) ∈ 𝑉)
49 eqid 2737 . . . . . . . . . . 11 (+g𝑊) = (+g𝑊)
5024, 40, 49mulgnn0p1 19103 . . . . . . . . . 10 ((𝑊 ∈ Mnd ∧ 𝑦 ∈ ℕ0 ∧ (𝐶 · 𝑋) ∈ 𝑉) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦 (𝐶 · 𝑋))(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
5146, 47, 48, 50syl3anc 1373 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦 (𝐶 · 𝑋))(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
5251adantr 480 . . . . . . . 8 (((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) ∧ (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦 (𝐶 · 𝑋))(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
53 oveq1 7438 . . . . . . . . 9 ((𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋) → ((𝑦 (𝐶 · 𝑋))(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
5421adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝑊 ∈ LMod)
5525lmodring 20866 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑊 ∈ LMod → 𝐹 ∈ Ring)
56 ringmnd 20240 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐹 ∈ Ring → 𝐹 ∈ Mnd)
5755, 56syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑊 ∈ LMod → 𝐹 ∈ Mnd)
5857ad2antll 729 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝐹 ∈ Mnd)
59 simprll 779 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝐶𝐾)
6033, 34, 58, 47, 59mulgnn0cld 19113 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → (𝑦𝐸𝐶) ∈ 𝐾)
6123adantl 481 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → 𝑋𝑉)
62 eqid 2737 . . . . . . . . . . . 12 (+g𝐹) = (+g𝐹)
6324, 49, 25, 26, 33, 62lmodvsdir 20884 . . . . . . . . . . 11 ((𝑊 ∈ LMod ∧ ((𝑦𝐸𝐶) ∈ 𝐾𝐶𝐾𝑋𝑉)) → (((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶) · 𝑋) = (((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
6454, 60, 59, 61, 63syl13anc 1374 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → (((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶) · 𝑋) = (((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)))
6533, 34, 62mulgnn0p1 19103 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐹 ∈ Mnd ∧ 𝑦 ∈ ℕ0𝐶𝐾) → ((𝑦 + 1)𝐸𝐶) = ((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶))
6658, 47, 59, 65syl3anc 1373 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → ((𝑦 + 1)𝐸𝐶) = ((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶))
6766eqcomd 2743 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → ((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶) = ((𝑦 + 1)𝐸𝐶))
6867oveq1d 7446 . . . . . . . . . 10 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → (((𝑦𝐸𝐶)(+g𝐹)𝐶) · 𝑋) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))
6964, 68eqtr3d 2779 . . . . . . . . 9 ((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) → (((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))
7053, 69sylan9eqr 2799 . . . . . . . 8 (((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) ∧ (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)) → ((𝑦 (𝐶 · 𝑋))(+g𝑊)(𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))
7152, 70eqtrd 2777 . . . . . . 7 (((𝑦 ∈ ℕ0 ∧ ((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod)) ∧ (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))
7271exp31 419 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ℕ0 → (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → ((𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))))
7372a2d 29 . . . . 5 (𝑦 ∈ ℕ0 → ((((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑦 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑦𝐸𝐶) · 𝑋)) → (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → ((𝑦 + 1) (𝐶 · 𝑋)) = (((𝑦 + 1)𝐸𝐶) · 𝑋))))
745, 10, 15, 20, 43, 73nn0ind 12713 . . . 4 (𝑁 ∈ ℕ0 → (((𝐶𝐾𝑋𝑉) ∧ 𝑊 ∈ LMod) → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋)))
7574exp4c 432 . . 3 (𝑁 ∈ ℕ0 → (𝐶𝐾 → (𝑋𝑉 → (𝑊 ∈ LMod → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋)))))
76753imp21 1114 . 2 ((𝐶𝐾𝑁 ∈ ℕ0𝑋𝑉) → (𝑊 ∈ LMod → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋)))
7776impcom 407 1 ((𝑊 ∈ LMod ∧ (𝐶𝐾𝑁 ∈ ℕ0𝑋𝑉)) → (𝑁 (𝐶 · 𝑋)) = ((𝑁𝐸𝐶) · 𝑋))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395  w3a 1087   = wceq 1540  wcel 2108  cfv 6561  (class class class)co 7431  0cc0 11155  1c1 11156   + caddc 11158  0cn0 12526  Basecbs 17247  +gcplusg 17297  Scalarcsca 17300   ·𝑠 cvsca 17301  0gc0g 17484  Mndcmnd 18747  .gcmg 19085  Ringcrg 20230  LModclmod 20858
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-seq 14043  df-0g 17486  df-mgm 18653  df-sgrp 18732  df-mnd 18748  df-grp 18954  df-mulg 19086  df-ring 20232  df-lmod 20860
This theorem is referenced by:  asclmulg  21922  chpscmatgsummon  22851
  Copyright terms: Public domain W3C validator