Proof of Theorem polid2i
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | 4cn 12351 |
. 2
⊢ 4 ∈
ℂ |
| 2 | | polid2.1 |
. . 3
⊢ 𝐴 ∈ ℋ |
| 3 | | polid2.2 |
. . 3
⊢ 𝐵 ∈ ℋ |
| 4 | 2, 3 | hicli 31100 |
. 2
⊢ (𝐴
·ih 𝐵) ∈ ℂ |
| 5 | | 4ne0 12374 |
. 2
⊢ 4 ≠
0 |
| 6 | | 2cn 12341 |
. . . 4
⊢ 2 ∈
ℂ |
| 7 | | polid2.3 |
. . . . . 6
⊢ 𝐶 ∈ ℋ |
| 8 | | polid2.4 |
. . . . . 6
⊢ 𝐷 ∈ ℋ |
| 9 | 7, 8 | hicli 31100 |
. . . . 5
⊢ (𝐶
·ih 𝐷) ∈ ℂ |
| 10 | 4, 9 | addcli 11267 |
. . . 4
⊢ ((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) ∈
ℂ |
| 11 | 4, 9 | subcli 11585 |
. . . 4
⊢ ((𝐴
·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)) ∈
ℂ |
| 12 | 6, 10, 11 | adddii 11273 |
. . 3
⊢ (2
· (((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)))) = ((2 · ((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) + (2 · ((𝐴
·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 13 | | ppncan 11551 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐴
·ih 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐶 ·ih 𝐷) ∈ ℂ ∧ (𝐴
·ih 𝐵) ∈ ℂ) → (((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷))) = ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐴 ·ih 𝐵))) |
| 14 | 4, 9, 4, 13 | mp3an 1463 |
. . . . . 6
⊢ (((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷))) = ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐴 ·ih 𝐵)) |
| 15 | 4 | 2timesi 12404 |
. . . . . 6
⊢ (2
· (𝐴
·ih 𝐵)) = ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐴 ·ih 𝐵)) |
| 16 | 14, 15 | eqtr4i 2768 |
. . . . 5
⊢ (((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷))) = (2 · (𝐴
·ih 𝐵)) |
| 17 | 16 | oveq2i 7442 |
. . . 4
⊢ (2
· (((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)))) = (2 · (2 ·
(𝐴
·ih 𝐵))) |
| 18 | 6, 6, 4 | mulassi 11272 |
. . . 4
⊢ ((2
· 2) · (𝐴
·ih 𝐵)) = (2 · (2 · (𝐴
·ih 𝐵))) |
| 19 | | 2t2e4 12430 |
. . . . 5
⊢ (2
· 2) = 4 |
| 20 | 19 | oveq1i 7441 |
. . . 4
⊢ ((2
· 2) · (𝐴
·ih 𝐵)) = (4 · (𝐴 ·ih 𝐵)) |
| 21 | 17, 18, 20 | 3eqtr2ri 2772 |
. . 3
⊢ (4
· (𝐴
·ih 𝐵)) = (2 · (((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 22 | 2, 8 | hicli 31100 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴
·ih 𝐷) ∈ ℂ |
| 23 | 7, 3 | hicli 31100 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐶
·ih 𝐵) ∈ ℂ |
| 24 | 22, 23 | addcli 11267 |
. . . . . 6
⊢ ((𝐴
·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) ∈
ℂ |
| 25 | 24, 10, 10 | pnncani 11604 |
. . . . 5
⊢ ((((𝐴
·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) − (((𝐴 ·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) − ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)))) = (((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 26 | 2, 7, 8, 3 | normlem8 31136 |
. . . . . 6
⊢ ((𝐴 +ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) = (((𝐴 ·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 27 | 2, 7, 8, 3 | normlem9 31137 |
. . . . . 6
⊢ ((𝐴 −ℎ
𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵)) = (((𝐴 ·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) − ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 28 | 26, 27 | oveq12i 7443 |
. . . . 5
⊢ (((𝐴 +ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) − ((𝐴 −ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵))) = ((((𝐴 ·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) − (((𝐴 ·ih 𝐷) + (𝐶 ·ih 𝐵)) − ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 29 | 10 | 2timesi 12404 |
. . . . 5
⊢ (2
· ((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) = (((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 30 | 25, 28, 29 | 3eqtr4i 2775 |
. . . 4
⊢ (((𝐴 +ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) − ((𝐴 −ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵))) = (2 · ((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 31 | | ax-icn 11214 |
. . . . . . . . . 10
⊢ i ∈
ℂ |
| 32 | 31, 7 | hvmulcli 31033 |
. . . . . . . . 9
⊢ (i
·ℎ 𝐶) ∈ ℋ |
| 33 | 31, 3 | hvmulcli 31033 |
. . . . . . . . 9
⊢ (i
·ℎ 𝐵) ∈ ℋ |
| 34 | 2, 32, 8, 33 | normlem8 31136 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) = (((𝐴 ·ih 𝐷) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵))) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) |
| 35 | 2, 32, 8, 33 | normlem9 31137 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵))) = (((𝐴 ·ih 𝐷) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) |
| 36 | 34, 35 | oveq12i 7443 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵)))) = ((((𝐴 ·ih 𝐷) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵))) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) − (((𝐴 ·ih 𝐷) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷)))) |
| 37 | 32, 33 | hicli 31100 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵)) ∈ ℂ |
| 38 | 22, 37 | addcli 11267 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴
·ih 𝐷) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih (i ·ℎ 𝐵))) ∈
ℂ |
| 39 | 2, 33 | hicli 31100 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) ∈
ℂ |
| 40 | 32, 8 | hicli 31100 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷) ∈
ℂ |
| 41 | 39, 40 | addcli 11267 |
. . . . . . . 8
⊢ ((𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷)) ∈
ℂ |
| 42 | 38, 41, 41 | pnncani 11604 |
. . . . . . 7
⊢ ((((𝐴
·ih 𝐷) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih (i ·ℎ 𝐵))) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) − (((𝐴 ·ih 𝐷) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷)))) = (((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) |
| 43 | 41 | 2timesi 12404 |
. . . . . . . 8
⊢ (2
· ((𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷))) = (((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) |
| 44 | | his5 31105 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐴
∈ ℋ ∧ 𝐵
∈ ℋ) → (𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) = ((∗‘i)
· (𝐴
·ih 𝐵))) |
| 45 | 31, 2, 3, 44 | mp3an 1463 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) = ((∗‘i)
· (𝐴
·ih 𝐵)) |
| 46 | | cji 15198 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢
(∗‘i) = -i |
| 47 | 46 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . . . 11
⊢
((∗‘i) · (𝐴 ·ih 𝐵)) = (-i · (𝐴
·ih 𝐵)) |
| 48 | 45, 47 | eqtri 2765 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) = (-i · (𝐴
·ih 𝐵)) |
| 49 | | ax-his3 31103 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ ((i
∈ ℂ ∧ 𝐶
∈ ℋ ∧ 𝐷
∈ ℋ) → ((i ·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷) = (i · (𝐶
·ih 𝐷))) |
| 50 | 31, 7, 8, 49 | mp3an 1463 |
. . . . . . . . . 10
⊢ ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷) = (i · (𝐶
·ih 𝐷)) |
| 51 | 48, 50 | oveq12i 7443 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷)) = ((-i · (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 52 | 51 | oveq2i 7442 |
. . . . . . . 8
⊢ (2
· ((𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷))) = (2 · ((-i ·
(𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 53 | 43, 52 | eqtr3i 2767 |
. . . . . . 7
⊢ (((𝐴
·ih (i ·ℎ 𝐵)) + ((i
·ℎ 𝐶) ·ih 𝐷)) + ((𝐴 ·ih (i
·ℎ 𝐵)) + ((i ·ℎ
𝐶)
·ih 𝐷))) = (2 · ((-i · (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 54 | 36, 42, 53 | 3eqtri 2769 |
. . . . . 6
⊢ (((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵)))) = (2 · ((-i ·
(𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 55 | 54 | oveq2i 7442 |
. . . . 5
⊢ (i
· (((𝐴
+ℎ (i ·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵))))) = (i · (2 ·
((-i · (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷))))) |
| 56 | | negicn 11509 |
. . . . . . . 8
⊢ -i ∈
ℂ |
| 57 | 56, 4 | mulcli 11268 |
. . . . . . 7
⊢ (-i
· (𝐴
·ih 𝐵)) ∈ ℂ |
| 58 | 31, 9 | mulcli 11268 |
. . . . . . 7
⊢ (i
· (𝐶
·ih 𝐷)) ∈ ℂ |
| 59 | 57, 58 | addcli 11267 |
. . . . . 6
⊢ ((-i
· (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷))) ∈
ℂ |
| 60 | 6, 31, 59 | mul12i 11456 |
. . . . 5
⊢ (2
· (i · ((-i · (𝐴 ·ih 𝐵)) + (i · (𝐶
·ih 𝐷))))) = (i · (2 · ((-i
· (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷))))) |
| 61 | 31, 57, 58 | adddii 11273 |
. . . . . . 7
⊢ (i
· ((-i · (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷)))) = ((i · (-i ·
(𝐴
·ih 𝐵))) + (i · (i · (𝐶
·ih 𝐷)))) |
| 62 | 31, 31 | mulneg2i 11710 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (i
· -i) = -(i · i) |
| 63 | | ixi 11892 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (i
· i) = -1 |
| 64 | 63 | negeqi 11501 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ -(i
· i) = --1 |
| 65 | | negneg1e1 12384 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ --1 =
1 |
| 66 | 62, 64, 65 | 3eqtri 2769 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (i
· -i) = 1 |
| 67 | 66 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
· -i) · (𝐴
·ih 𝐵)) = (1 · (𝐴 ·ih 𝐵)) |
| 68 | 31, 56, 4 | mulassi 11272 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
· -i) · (𝐴
·ih 𝐵)) = (i · (-i · (𝐴
·ih 𝐵))) |
| 69 | 4 | mullidi 11266 |
. . . . . . . . 9
⊢ (1
· (𝐴
·ih 𝐵)) = (𝐴 ·ih 𝐵) |
| 70 | 67, 68, 69 | 3eqtr3i 2773 |
. . . . . . . 8
⊢ (i
· (-i · (𝐴
·ih 𝐵))) = (𝐴 ·ih 𝐵) |
| 71 | 63 | oveq1i 7441 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
· i) · (𝐶
·ih 𝐷)) = (-1 · (𝐶 ·ih 𝐷)) |
| 72 | 31, 31, 9 | mulassi 11272 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((i
· i) · (𝐶
·ih 𝐷)) = (i · (i · (𝐶
·ih 𝐷))) |
| 73 | 9 | mulm1i 11708 |
. . . . . . . . 9
⊢ (-1
· (𝐶
·ih 𝐷)) = -(𝐶 ·ih 𝐷) |
| 74 | 71, 72, 73 | 3eqtr3i 2773 |
. . . . . . . 8
⊢ (i
· (i · (𝐶
·ih 𝐷))) = -(𝐶 ·ih 𝐷) |
| 75 | 70, 74 | oveq12i 7443 |
. . . . . . 7
⊢ ((i
· (-i · (𝐴
·ih 𝐵))) + (i · (i · (𝐶
·ih 𝐷)))) = ((𝐴 ·ih 𝐵) + -(𝐶 ·ih 𝐷)) |
| 76 | 4, 9 | negsubi 11587 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝐴
·ih 𝐵) + -(𝐶 ·ih 𝐷)) = ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)) |
| 77 | 61, 75, 76 | 3eqtri 2769 |
. . . . . 6
⊢ (i
· ((-i · (𝐴
·ih 𝐵)) + (i · (𝐶 ·ih 𝐷)))) = ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)) |
| 78 | 77 | oveq2i 7442 |
. . . . 5
⊢ (2
· (i · ((-i · (𝐴 ·ih 𝐵)) + (i · (𝐶
·ih 𝐷))))) = (2 · ((𝐴 ·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 79 | 55, 60, 78 | 3eqtr2i 2771 |
. . . 4
⊢ (i
· (((𝐴
+ℎ (i ·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵))))) = (2 · ((𝐴
·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷))) |
| 80 | 30, 79 | oveq12i 7443 |
. . 3
⊢ ((((𝐴 +ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) − ((𝐴 −ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵))) + (i · (((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵)))))) = ((2 · ((𝐴
·ih 𝐵) + (𝐶 ·ih 𝐷))) + (2 · ((𝐴
·ih 𝐵) − (𝐶 ·ih 𝐷)))) |
| 81 | 12, 21, 80 | 3eqtr4i 2775 |
. 2
⊢ (4
· (𝐴
·ih 𝐵)) = ((((𝐴 +ℎ 𝐶) ·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) − ((𝐴 −ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵))) + (i · (((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵)))))) |
| 82 | 1, 4, 5, 81 | mvllmuli 12100 |
1
⊢ (𝐴
·ih 𝐵) = (((((𝐴 +ℎ 𝐶) ·ih (𝐷 +ℎ 𝐵)) − ((𝐴 −ℎ 𝐶)
·ih (𝐷 −ℎ 𝐵))) + (i · (((𝐴 +ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷 +ℎ (i
·ℎ 𝐵))) − ((𝐴 −ℎ (i
·ℎ 𝐶)) ·ih
(𝐷
−ℎ (i ·ℎ 𝐵)))))) / 4) |