Theorem zlmodzxzadd 47533

Description: The addition of the ℤ-module ℤ × ℤ. (Contributed by AV, 22-May-2019.) (Revised by AV, 10-Jun-2019.)

Hypotheses

Ref	Expression
zlmodzxz.z	⊢ 𝑍 = (ℤring freeLMod {0, 1})
zlmodzxzadd.p	⊢ + = (+g‘𝑍)

Assertion

Ref	Expression
zlmodzxzadd	⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} + {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}) = {⟨0, (𝐴 + 𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶 + 𝐷)⟩})

Proof of Theorem zlmodzxzadd

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zlmodzxz.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤring freeLMod {0, 1})
2		eqid 2725	. . 3 ⊢ (Base‘𝑍) = (Base‘𝑍)
3		zringring 21377	. . . 4 ⊢ ℤring ∈ Ring
4	3	a1i 11	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ℤring ∈ Ring)
5		prex 5428	. . . 4 ⊢ {0, 1} ∈ V
6	5	a1i 11	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {0, 1} ∈ V)
7		simpl 481	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐴 ∈ ℤ)
8		simpl 481	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → 𝐶 ∈ ℤ)
9	1	zlmodzxzel 47530	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → {⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} ∈ (Base‘𝑍))
10	7, 8, 9	syl2an 594	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} ∈ (Base‘𝑍))
11		simpr 483	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → 𝐵 ∈ ℤ)
12		simpr 483	. . . 4 ⊢ ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → 𝐷 ∈ ℤ)
13	1	zlmodzxzel 47530	. . . 4 ⊢ ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩} ∈ (Base‘𝑍))
14	11, 12, 13	syl2an 594	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩} ∈ (Base‘𝑍))
15		eqid 2725	. . 3 ⊢ (+g‘ℤring) = (+g‘ℤring)
16		zlmodzxzadd.p	. . 3 ⊢ + = (+g‘𝑍)
17	1, 2, 4, 6, 10, 14, 15, 16	frlmplusgval 21700	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} + {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}) = ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} ∘f (+g‘ℤring){⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}))
18		c0ex 11236	. . . . . 6 ⊢ 0 ∈ V
19		1ex 11238	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ V
20	18, 19	pm3.2i 469	. . . . 5 ⊢ (0 ∈ V ∧ 1 ∈ V)
21	20	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (0 ∈ V ∧ 1 ∈ V))
22	7, 8	anim12i 611	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ))
23		0ne1 12311	. . . . 5 ⊢ 0 ≠ 1
24	23	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 0 ≠ 1)
25		fnprg 6606	. . . 4 ⊢ (((0 ∈ V ∧ 1 ∈ V) ∧ (𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ 0 ≠ 1) → {⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} Fn {0, 1})
26	21, 22, 24, 25	syl3anc 1368	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} Fn {0, 1})
27	11, 12	anim12i 611	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ))
28		fnprg 6606	. . . 4 ⊢ (((0 ∈ V ∧ 1 ∈ V) ∧ (𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) ∧ 0 ≠ 1) → {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩} Fn {0, 1})
29	21, 27, 24, 28	syl3anc 1368	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩} Fn {0, 1})
30	6, 26, 29	offvalfv 47517	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} ∘f (+g‘ℤring){⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}) = (𝑥 ∈ {0, 1} ↦ (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥))))
31	18	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 0 ∈ V)
32	19	a1i 11	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 1 ∈ V)
33		ovexd 7450	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (𝐴(+g‘ℤring)𝐵) ∈ V)
34		ovexd 7450	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (𝐶(+g‘ℤring)𝐷) ∈ V)
35		fveq2 6891	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 0 → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥) = ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘0))
36		fveq2 6891	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 0 → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥) = ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘0))
37	35, 36	oveq12d 7433	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 0 → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥)) = (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘0)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘0)))
38	7	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 𝐴 ∈ ℤ)
39		fvpr1g 7194	. . . . . . 7 ⊢ ((0 ∈ V ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 0 ≠ 1) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘0) = 𝐴)
40	31, 38, 24, 39	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘0) = 𝐴)
41	11	adantr 479	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 𝐵 ∈ ℤ)
42		fvpr1g 7194	. . . . . . 7 ⊢ ((0 ∈ V ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ 0 ≠ 1) → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘0) = 𝐵)
43	31, 41, 24, 42	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘0) = 𝐵)
44	40, 43	oveq12d 7433	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘0)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘0)) = (𝐴(+g‘ℤring)𝐵))
45	37, 44	sylan9eqr 2787	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) ∧ 𝑥 = 0) → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥)) = (𝐴(+g‘ℤring)𝐵))
46		fveq2 6891	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 1 → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥) = ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘1))
47		fveq2 6891	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 = 1 → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥) = ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘1))
48	46, 47	oveq12d 7433	. . . . 5 ⊢ (𝑥 = 1 → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥)) = (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘1)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘1)))
49	8	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 𝐶 ∈ ℤ)
50		fvpr2g 7195	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ V ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ 0 ≠ 1) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘1) = 𝐶)
51	32, 49, 24, 50	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘1) = 𝐶)
52	12	adantl 480	. . . . . . 7 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → 𝐷 ∈ ℤ)
53		fvpr2g 7195	. . . . . . 7 ⊢ ((1 ∈ V ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 0 ≠ 1) → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘1) = 𝐷)
54	32, 52, 24, 53	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘1) = 𝐷)
55	51, 54	oveq12d 7433	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘1)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘1)) = (𝐶(+g‘ℤring)𝐷))
56	48, 55	sylan9eqr 2787	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) ∧ 𝑥 = 1) → (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥)) = (𝐶(+g‘ℤring)𝐷))
57	31, 32, 33, 34, 45, 56	fmptpr 7176	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → {⟨0, (𝐴(+g‘ℤring)𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶(+g‘ℤring)𝐷)⟩} = (𝑥 ∈ {0, 1} ↦ (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥))))
58		zringplusg 21382	. . . . . . 7 ⊢ + = (+g‘ℤring)
59	58	eqcomi 2734	. . . . . 6 ⊢ (+g‘ℤring) = +
60	59	oveqi 7428	. . . . 5 ⊢ (𝐴(+g‘ℤring)𝐵) = (𝐴 + 𝐵)
61	60	opeq2i 4873	. . . 4 ⊢ ⟨0, (𝐴(+g‘ℤring)𝐵)⟩ = ⟨0, (𝐴 + 𝐵)⟩
62	59	oveqi 7428	. . . . 5 ⊢ (𝐶(+g‘ℤring)𝐷) = (𝐶 + 𝐷)
63	62	opeq2i 4873	. . . 4 ⊢ ⟨1, (𝐶(+g‘ℤring)𝐷)⟩ = ⟨1, (𝐶 + 𝐷)⟩
64	61, 63	preq12i 4738	. . 3 ⊢ {⟨0, (𝐴(+g‘ℤring)𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶(+g‘ℤring)𝐷)⟩} = {⟨0, (𝐴 + 𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶 + 𝐷)⟩}
65	57, 64	eqtr3di 2780	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → (𝑥 ∈ {0, 1} ↦ (({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩}‘𝑥)(+g‘ℤring)({⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}‘𝑥))) = {⟨0, (𝐴 + 𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶 + 𝐷)⟩})
66	17, 30, 65	3eqtrd 2769	1 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ)) → ({⟨0, 𝐴⟩, ⟨1, 𝐶⟩} + {⟨0, 𝐵⟩, ⟨1, 𝐷⟩}) = {⟨0, (𝐴 + 𝐵)⟩, ⟨1, (𝐶 + 𝐷)⟩})

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 394   = wceq 1533   ∈ wcel 2098   ≠ wne 2930  Vcvv 3463  {cpr 4626  ⟨cop 4630   ↦ cmpt 5226   Fn wfn 6537  ‘cfv 6542  (class class class)co 7415   ∘_f cof 7679  0cc0 11136  1c1 11137   + caddc 11139  ℤcz 12586  Basecbs 17177  +_gcplusg 17230  Ringcrg 20175  ℤ_ringczring 21374   freeLMod cfrlm 21682

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2166  ax-ext 2696  ax-rep 5280  ax-sep 5294  ax-nul 5301  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7737  ax-cnex 11192  ax-resscn 11193  ax-1cn 11194  ax-icn 11195  ax-addcl 11196  ax-addrcl 11197  ax-mulcl 11198  ax-mulrcl 11199  ax-mulcom 11200  ax-addass 11201  ax-mulass 11202  ax-distr 11203  ax-i2m1 11204  ax-1ne0 11205  ax-1rid 11206  ax-rnegex 11207  ax-rrecex 11208  ax-cnre 11209  ax-pre-lttri 11210  ax-pre-lttrn 11211  ax-pre-ltadd 11212  ax-pre-mulgt0 11213  ax-addf 11215

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2703  df-cleq 2717  df-clel 2802  df-nfc 2877  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3465  df-sbc 3770  df-csb 3886  df-dif 3943  df-un 3945  df-in 3947  df-ss 3957  df-pss 3960  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4904  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5227  df-tr 5261  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-riota 7371  df-ov 7418  df-oprab 7419  df-mpo 7420  df-of 7681  df-om 7868  df-1st 7989  df-2nd 7990  df-supp 8162  df-frecs 8283  df-wrecs 8314  df-recs 8388  df-rdg 8427  df-1o 8483  df-er 8721  df-map 8843  df-ixp 8913  df-en 8961  df-dom 8962  df-sdom 8963  df-fin 8964  df-fsupp 9384  df-sup 9463  df-pnf 11278  df-mnf 11279  df-xr 11280  df-ltxr 11281  df-le 11282  df-sub 11474  df-neg 11475  df-nn 12241  df-2 12303  df-3 12304  df-4 12305  df-5 12306  df-6 12307  df-7 12308  df-8 12309  df-9 12310  df-n0 12501  df-z 12587  df-dec 12706  df-uz 12851  df-fz 13515  df-struct 17113  df-sets 17130  df-slot 17148  df-ndx 17160  df-base 17178  df-ress 17207  df-plusg 17243  df-mulr 17244  df-starv 17245  df-sca 17246  df-vsca 17247  df-ip 17248  df-tset 17249  df-ple 17250  df-ds 17252  df-unif 17253  df-hom 17254  df-cco 17255  df-0g 17420  df-prds 17426  df-pws 17428  df-mgm 18597  df-sgrp 18676  df-mnd 18692  df-grp 18895  df-minusg 18896  df-subg 19080  df-cmn 19739  df-abl 19740  df-mgp 20077  df-rng 20095  df-ur 20124  df-ring 20177  df-cring 20178  df-subrng 20485  df-subrg 20510  df-sra 21060  df-rgmod 21061  df-cnfld 21282  df-zring 21375  df-dsmm 21668  df-frlm 21683

This theorem is referenced by:  zlmodzxzsub  47535  zlmodzxzequap  47678