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

Theorem nnmass 8244
Description: Multiplication of natural numbers is associative. Theorem 4K(4) of [Enderton] p. 81. (Contributed by NM, 20-Sep-1995.) (Revised by Mario Carneiro, 15-Nov-2014.)
Assertion
Ref Expression
nnmass ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝐶 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶)))

Proof of Theorem nnmass
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq2 7158 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐶 → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶))
2 oveq2 7158 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝐶 → (𝐵 ·o 𝑥) = (𝐵 ·o 𝐶))
32oveq2d 7166 . . . . . 6 (𝑥 = 𝐶 → (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶)))
41, 3eqeq12d 2837 . . . . 5 (𝑥 = 𝐶 → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) ↔ ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶))))
54imbi2d 343 . . . 4 (𝑥 = 𝐶 → (((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥))) ↔ ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶)))))
6 oveq2 7158 . . . . . 6 (𝑥 = ∅ → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = ((𝐴 ·o 𝐵) ·o ∅))
7 oveq2 7158 . . . . . . 7 (𝑥 = ∅ → (𝐵 ·o 𝑥) = (𝐵 ·o ∅))
87oveq2d 7166 . . . . . 6 (𝑥 = ∅ → (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o ∅)))
96, 8eqeq12d 2837 . . . . 5 (𝑥 = ∅ → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) ↔ ((𝐴 ·o 𝐵) ·o ∅) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o ∅))))
10 oveq2 7158 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦))
11 oveq2 7158 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑦 → (𝐵 ·o 𝑥) = (𝐵 ·o 𝑦))
1211oveq2d 7166 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑦 → (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)))
1310, 12eqeq12d 2837 . . . . 5 (𝑥 = 𝑦 → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) ↔ ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦))))
14 oveq2 7158 . . . . . 6 (𝑥 = suc 𝑦 → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦))
15 oveq2 7158 . . . . . . 7 (𝑥 = suc 𝑦 → (𝐵 ·o 𝑥) = (𝐵 ·o suc 𝑦))
1615oveq2d 7166 . . . . . 6 (𝑥 = suc 𝑦 → (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦)))
1714, 16eqeq12d 2837 . . . . 5 (𝑥 = suc 𝑦 → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥)) ↔ ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦))))
18 nnmcl 8232 . . . . . . 7 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → (𝐴 ·o 𝐵) ∈ ω)
19 nnm0 8225 . . . . . . 7 ((𝐴 ·o 𝐵) ∈ ω → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o ∅) = ∅)
2018, 19syl 17 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o ∅) = ∅)
21 nnm0 8225 . . . . . . . 8 (𝐵 ∈ ω → (𝐵 ·o ∅) = ∅)
2221oveq2d 7166 . . . . . . 7 (𝐵 ∈ ω → (𝐴 ·o (𝐵 ·o ∅)) = (𝐴 ·o ∅))
23 nnm0 8225 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ω → (𝐴 ·o ∅) = ∅)
2422, 23sylan9eqr 2878 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → (𝐴 ·o (𝐵 ·o ∅)) = ∅)
2520, 24eqtr4d 2859 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o ∅) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o ∅)))
26 oveq1 7157 . . . . . . . . 9 (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) +o (𝐴 ·o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
27 nnmsuc 8227 . . . . . . . . . . 11 (((𝐴 ·o 𝐵) ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
2818, 27stoic3 1773 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
29 nnmsuc 8227 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐵 ·o suc 𝑦) = ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵))
30293adant1 1126 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐵 ·o suc 𝑦) = ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵))
3130oveq2d 7166 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦)) = (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)))
32 nnmcl 8232 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐵 ·o 𝑦) ∈ ω)
33 nndi 8243 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐴 ∈ ω ∧ (𝐵 ·o 𝑦) ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
3432, 33syl3an2 1160 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 ∈ ω ∧ (𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) ∧ 𝐵 ∈ ω) → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
35343exp 1115 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐴 ∈ ω → ((𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐵 ∈ ω → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))))
3635expd 418 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝑦 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵))))))
3736com34 91 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵))))))
3837pm2.43d 53 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))))
39383imp 1107 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐴 ·o ((𝐵 ·o 𝑦) +o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
4031, 39eqtrd 2856 . . . . . . . . . 10 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵)))
4128, 40eqeq12d 2837 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦)) ↔ (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) +o (𝐴 ·o 𝐵)) = ((𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) +o (𝐴 ·o 𝐵))))
4226, 41syl5ibr 248 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝑦 ∈ ω) → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦))))
43423exp 1115 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝑦 ∈ ω → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦))))))
4443com3r 87 . . . . . 6 (𝑦 ∈ ω → (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦))))))
4544impd 413 . . . . 5 (𝑦 ∈ ω → ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → (((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑦)) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o suc 𝑦) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o suc 𝑦)))))
469, 13, 17, 25, 45finds2 7604 . . . 4 (𝑥 ∈ ω → ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝑥) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝑥))))
475, 46vtoclga 3573 . . 3 (𝐶 ∈ ω → ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶))))
4847expdcom 417 . 2 (𝐴 ∈ ω → (𝐵 ∈ ω → (𝐶 ∈ ω → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶)))))
49483imp 1107 1 ((𝐴 ∈ ω ∧ 𝐵 ∈ ω ∧ 𝐶 ∈ ω) → ((𝐴 ·o 𝐵) ·o 𝐶) = (𝐴 ·o (𝐵 ·o 𝐶)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 398  w3a 1083   = wceq 1533  wcel 2110  c0 4290  suc csuc 6187  (class class class)co 7150  ωcom 7574   +o coa 8093   ·o comu 8094
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1907  ax-6 1966  ax-7 2011  ax-8 2112  ax-9 2120  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2173  ax-ext 2793  ax-sep 5195  ax-nul 5202  ax-pow 5258  ax-pr 5321  ax-un 7455
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 399  df-or 844  df-3or 1084  df-3an 1085  df-tru 1536  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2066  df-mo 2618  df-eu 2650  df-clab 2800  df-cleq 2814  df-clel 2893  df-nfc 2963  df-ne 3017  df-ral 3143  df-rex 3144  df-reu 3145  df-rab 3147  df-v 3496  df-sbc 3772  df-csb 3883  df-dif 3938  df-un 3940  df-in 3942  df-ss 3951  df-pss 3953  df-nul 4291  df-if 4467  df-pw 4540  df-sn 4561  df-pr 4563  df-tp 4565  df-op 4567  df-uni 4832  df-iun 4913  df-br 5059  df-opab 5121  df-mpt 5139  df-tr 5165  df-id 5454  df-eprel 5459  df-po 5468  df-so 5469  df-fr 5508  df-we 5510  df-xp 5555  df-rel 5556  df-cnv 5557  df-co 5558  df-dm 5559  df-rn 5560  df-res 5561  df-ima 5562  df-pred 6142  df-ord 6188  df-on 6189  df-lim 6190  df-suc 6191  df-iota 6308  df-fun 6351  df-fn 6352  df-f 6353  df-f1 6354  df-fo 6355  df-f1o 6356  df-fv 6357  df-ov 7153  df-oprab 7154  df-mpo 7155  df-om 7575  df-wrecs 7941  df-recs 8002  df-rdg 8040  df-oadd 8100  df-omul 8101
This theorem is referenced by:  mulasspi  10313
  Copyright terms: Public domain W3C validator