Theorem mulcnsr 7003

Description: Multiplication of complex numbers in terms of signed reals. (Contributed by NM, 9-Aug-1995.)

Assertion

Ref	Expression
mulcnsr	⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ · ⟨𝐶, 𝐷⟩) = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)

Proof of Theorem mulcnsr

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 𝑣 𝑢 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		mulclsr 6931	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ R ∧ 𝐶 ∈ R) → (𝐴 ·R 𝐶) ∈ R)
2	1	ad2ant2r 492	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐴 ·R 𝐶) ∈ R)
3		m1r 6929	. . . . 5 ⊢ -1R ∈ R
4		mulclsr 6931	. . . . . 6 ⊢ ((𝐵 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R) → (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R)
5	4	ad2ant2l 491	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R)
6		mulclsr 6931	. . . . 5 ⊢ ((-1R ∈ R ∧ (𝐵 ·R 𝐷) ∈ R) → (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R)
7	3, 5, 6	sylancr 405	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R)
8		addclsr 6930	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ·R 𝐶) ∈ R ∧ (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)) ∈ R) → ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R)
9	2, 7, 8	syl2anc 403	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R)
10		mulclsr 6931	. . . . 5 ⊢ ((𝐵 ∈ R ∧ 𝐶 ∈ R) → (𝐵 ·R 𝐶) ∈ R)
11	10	ad2ant2lr 493	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐵 ·R 𝐶) ∈ R)
12		mulclsr 6931	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R) → (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R)
13	12	ad2ant2rl 494	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R)
14		addclsr 6930	. . . 4 ⊢ (((𝐵 ·R 𝐶) ∈ R ∧ (𝐴 ·R 𝐷) ∈ R) → ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R)
15	11, 13, 14	syl2anc 403	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R)
16		opelxpi 4394	. . 3 ⊢ ((((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))) ∈ R ∧ ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)) ∈ R) → ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩ ∈ (R × R))
17	9, 15, 16	syl2anc 403	. 2 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩ ∈ (R × R))
18		simpll 495	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑤 = 𝐴)
19		simprl 497	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑢 = 𝐶)
20	18, 19	oveq12d 5550	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑤 ·R 𝑢) = (𝐴 ·R 𝐶))
21		simplr 496	. . . . . 6 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑣 = 𝐵)
22		simprr 498	. . . . . 6 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → 𝑓 = 𝐷)
23	21, 22	oveq12d 5550	. . . . 5 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑣 ·R 𝑓) = (𝐵 ·R 𝐷))
24	23	oveq2d 5548	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓)) = (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷)))
25	20, 24	oveq12d 5550	. . 3 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))) = ((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))))
26	21, 19	oveq12d 5550	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑣 ·R 𝑢) = (𝐵 ·R 𝐶))
27	18, 22	oveq12d 5550	. . . 4 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → (𝑤 ·R 𝑓) = (𝐴 ·R 𝐷))
28	26, 27	oveq12d 5550	. . 3 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓)) = ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷)))
29	25, 28	opeq12d 3578	. 2 ⊢ (((𝑤 = 𝐴 ∧ 𝑣 = 𝐵) ∧ (𝑢 = 𝐶 ∧ 𝑓 = 𝐷)) → ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩ = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)
30		df-mul 6993	. . 3 ⊢ · = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
31		df-c 6987	. . . . . . 7 ⊢ ℂ = (R × R)
32	31	eleq2i 2145	. . . . . 6 ⊢ (𝑥 ∈ ℂ ↔ 𝑥 ∈ (R × R))
33	31	eleq2i 2145	. . . . . 6 ⊢ (𝑦 ∈ ℂ ↔ 𝑦 ∈ (R × R))
34	32, 33	anbi12i 447	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ↔ (𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)))
35	34	anbi1i 445	. . . 4 ⊢ (((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩)) ↔ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩)))
36	35	oprabbii 5580	. . 3 ⊢ {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))} = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
37	30, 36	eqtri 2101	. 2 ⊢ · = {⟨⟨𝑥, 𝑦⟩, 𝑧⟩ ∣ ((𝑥 ∈ (R × R) ∧ 𝑦 ∈ (R × R)) ∧ ∃𝑤∃𝑣∃𝑢∃𝑓((𝑥 = ⟨𝑤, 𝑣⟩ ∧ 𝑦 = ⟨𝑢, 𝑓⟩) ∧ 𝑧 = ⟨((𝑤 ·R 𝑢) +R (-1R ·R (𝑣 ·R 𝑓))), ((𝑣 ·R 𝑢) +R (𝑤 ·R 𝑓))⟩))}
38	17, 29, 37	ovi3 5657	1 ⊢ (((𝐴 ∈ R ∧ 𝐵 ∈ R) ∧ (𝐶 ∈ R ∧ 𝐷 ∈ R)) → (⟨𝐴, 𝐵⟩ · ⟨𝐶, 𝐷⟩) = ⟨((𝐴 ·R 𝐶) +R (-1R ·R (𝐵 ·R 𝐷))), ((𝐵 ·R 𝐶) +R (𝐴 ·R 𝐷))⟩)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 102   = wceq 1284  ∃wex 1421   ∈ wcel 1433  ⟨cop 3401   × cxp 4361  (class class class)co 5532  {coprab 5533  Rcnr 6487  -1_Rcm1r 6490   +_R cplr 6491   ·_R cmr 6492  ℂcc 6979   · cmul 6986

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-coll 3893  ax-sep 3896  ax-nul 3904  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280  ax-iinf 4329

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 776  df-3or 920  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ne 2246  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-csb 2909  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-nul 3252  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-int 3637  df-iun 3680  df-br 3786  df-opab 3840  df-mpt 3841  df-tr 3876  df-eprel 4044  df-id 4048  df-po 4051  df-iso 4052  df-iord 4121  df-on 4123  df-suc 4126  df-iom 4332  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-rn 4374  df-res 4375  df-ima 4376  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fn 4925  df-f 4926  df-f1 4927  df-fo 4928  df-f1o 4929  df-fv 4930  df-ov 5535  df-oprab 5536  df-mpt2 5537  df-1st 5787  df-2nd 5788  df-recs 5943  df-irdg 5980  df-1o 6024  df-2o 6025  df-oadd 6028  df-omul 6029  df-er 6129  df-ec 6131  df-qs 6135  df-ni 6494  df-pli 6495  df-mi 6496  df-lti 6497  df-plpq 6534  df-mpq 6535  df-enq 6537  df-nqqs 6538  df-plqqs 6539  df-mqqs 6540  df-1nqqs 6541  df-rq 6542  df-ltnqqs 6543  df-enq0 6614  df-nq0 6615  df-0nq0 6616  df-plq0 6617  df-mq0 6618  df-inp 6656  df-i1p 6657  df-iplp 6658  df-imp 6659  df-enr 6903  df-nr 6904  df-plr 6905  df-mr 6906  df-m1r 6910  df-c 6987  df-mul 6993

This theorem is referenced by:  mulresr  7006  mulcnsrec  7011  axmulcl  7034  axi2m1  7041  axcnre  7047