Theorem appdivnq 7176

Description: Approximate division for positive rationals. Proposition 12.7 of [BauerTaylor], p. 55 (a special case where A and B are positive, as well as C). Our proof is simpler than the one in BauerTaylor because we have reciprocals. (Contributed by Jim Kingdon, 8-Dec-2019.)

Assertion

Ref	Expression
appdivnq	|- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> E. m e. Q. ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) )

Distinct variable groups:   A, m   B, m   C, m

Proof of Theorem appdivnq

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl 108	. . . 4 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> A <Q B )
2		ltrelnq 6978	. . . . . . . 8 |- <Q C_ ( Q. X. Q. )
3	2	brel 4503	. . . . . . 7 |- ( A <Q B -> ( A e. Q. /\ B e. Q. ) )
4	3	adantr 271	. . . . . 6 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> ( A e. Q. /\ B e. Q. ) )
5	4	simpld 111	. . . . 5 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> A e. Q. )
6	4	simprd 113	. . . . 5 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> B e. Q. )
7		recclnq 7005	. . . . . 6 |- ( C e. Q. -> ( *Q ` C ) e. Q. )
8	7	adantl 272	. . . . 5 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> ( *Q ` C ) e. Q. )
9		ltmnqg 7014	. . . . 5 |- ( ( A e. Q. /\ B e. Q. /\ ( *Q ` C ) e. Q. ) -> ( A <Q B <-> ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
10	5, 6, 8, 9	syl3anc 1175	. . . 4 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> ( A <Q B <-> ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
11	1, 10	mpbid 146	. . 3 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) )
12		ltbtwnnqq 7028	. . 3 |- ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) <-> E. m e. Q. ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
13	11, 12	sylib 121	. 2 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> E. m e. Q. ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
14	8	adantr 271	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( *Q ` C ) e. Q. )
15	5	adantr 271	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> A e. Q. )
16		mulclnq 6989	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( *Q ` C ) e. Q. /\ A e. Q. ) -> ( ( *Q ` C ) .Q A ) e. Q. )
17	14, 15, 16	syl2anc 404	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( *Q ` C ) .Q A ) e. Q. )
18		simpr 109	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> m e. Q. )
19		simplr 498	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> C e. Q. )
20		ltmnqg 7014	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) e. Q. /\ m e. Q. /\ C e. Q. ) -> ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m <-> ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) <Q ( C .Q m ) ) )
21	17, 18, 19, 20	syl3anc 1175	. . . . . . 7 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m <-> ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) <Q ( C .Q m ) ) )
22		recidnq 7006	. . . . . . . . . . 11 |- ( C e. Q. -> ( C .Q ( *Q ` C ) ) = 1Q )
23	22	oveq1d 5681	. . . . . . . . . 10 |- ( C e. Q. -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q A ) = ( 1Q .Q A ) )
24	23	ad2antlr 474	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q A ) = ( 1Q .Q A ) )
25		mulassnqg 6997	. . . . . . . . . 10 |- ( ( C e. Q. /\ ( *Q ` C ) e. Q. /\ A e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q A ) = ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) )
26	19, 14, 15, 25	syl3anc 1175	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q A ) = ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) )
27		1nq 6979	. . . . . . . . . . . 12 |- 1Q e. Q.
28		mulcomnqg 6996	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( 1Q e. Q. /\ A e. Q. ) -> ( 1Q .Q A ) = ( A .Q 1Q ) )
29	27, 28	mpan 416	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. Q. -> ( 1Q .Q A ) = ( A .Q 1Q ) )
30		mulidnq 7002	. . . . . . . . . . 11 |- ( A e. Q. -> ( A .Q 1Q ) = A )
31	29, 30	eqtrd 2121	. . . . . . . . . 10 |- ( A e. Q. -> ( 1Q .Q A ) = A )
32	15, 31	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( 1Q .Q A ) = A )
33	24, 26, 32	3eqtr3d 2129	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) = A )
34	33	breq1d 3861	. . . . . . 7 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q A ) ) <Q ( C .Q m ) <-> A <Q ( C .Q m ) ) )
35	21, 34	bitrd 187	. . . . . 6 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m <-> A <Q ( C .Q m ) ) )
36	6	adantr 271	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> B e. Q. )
37		mulclnq 6989	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( *Q ` C ) e. Q. /\ B e. Q. ) -> ( ( *Q ` C ) .Q B ) e. Q. )
38	14, 36, 37	syl2anc 404	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( *Q ` C ) .Q B ) e. Q. )
39		ltmnqg 7014	. . . . . . . 8 |- ( ( m e. Q. /\ ( ( *Q ` C ) .Q B ) e. Q. /\ C e. Q. ) -> ( m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) <-> ( C .Q m ) <Q ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) ) )
40	18, 38, 19, 39	syl3anc 1175	. . . . . . 7 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) <-> ( C .Q m ) <Q ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) ) )
41	22	oveq1d 5681	. . . . . . . . . 10 |- ( C e. Q. -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q B ) = ( 1Q .Q B ) )
42	41	ad2antlr 474	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q B ) = ( 1Q .Q B ) )
43		mulassnqg 6997	. . . . . . . . . 10 |- ( ( C e. Q. /\ ( *Q ` C ) e. Q. /\ B e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q B ) = ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
44	19, 14, 36, 43	syl3anc 1175	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q ( *Q ` C ) ) .Q B ) = ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) )
45		mulcomnqg 6996	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( 1Q e. Q. /\ B e. Q. ) -> ( 1Q .Q B ) = ( B .Q 1Q ) )
46	27, 45	mpan 416	. . . . . . . . . . 11 |- ( B e. Q. -> ( 1Q .Q B ) = ( B .Q 1Q ) )
47		mulidnq 7002	. . . . . . . . . . 11 |- ( B e. Q. -> ( B .Q 1Q ) = B )
48	46, 47	eqtrd 2121	. . . . . . . . . 10 |- ( B e. Q. -> ( 1Q .Q B ) = B )
49	36, 48	syl 14	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( 1Q .Q B ) = B )
50	42, 44, 49	3eqtr3d 2129	. . . . . . . 8 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) = B )
51	50	breq2d 3863	. . . . . . 7 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q m ) <Q ( C .Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) <-> ( C .Q m ) <Q B ) )
52	40, 51	bitrd 187	. . . . . 6 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) <-> ( C .Q m ) <Q B ) )
53	35, 52	anbi12d 458	. . . . 5 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) <-> ( A <Q ( C .Q m ) /\ ( C .Q m ) <Q B ) ) )
54		mulcomnqg 6996	. . . . . . . 8 |- ( ( C e. Q. /\ m e. Q. ) -> ( C .Q m ) = ( m .Q C ) )
55	19, 18, 54	syl2anc 404	. . . . . . 7 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( C .Q m ) = ( m .Q C ) )
56	55	breq2d 3863	. . . . . 6 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( A <Q ( C .Q m ) <-> A <Q ( m .Q C ) ) )
57	55	breq1d 3861	. . . . . 6 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( C .Q m ) <Q B <-> ( m .Q C ) <Q B ) )
58	56, 57	anbi12d 458	. . . . 5 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( A <Q ( C .Q m ) /\ ( C .Q m ) <Q B ) <-> ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) ) )
59	53, 58	bitrd 187	. . . 4 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) <-> ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) ) )
60	59	biimpd 143	. . 3 |- ( ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) /\ m e. Q. ) -> ( ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) -> ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) ) )
61	60	reximdva 2476	. 2 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> ( E. m e. Q. ( ( ( *Q ` C ) .Q A ) <Q m /\ m <Q ( ( *Q ` C ) .Q B ) ) -> E. m e. Q. ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) ) )
62	13, 61	mpd 13	1 |- ( ( A <Q B /\ C e. Q. ) -> E. m e. Q. ( A <Q ( m .Q C ) /\ ( m .Q C ) <Q B ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   = wceq 1290   e. wcel 1439   E.wrex 2361   class class class wbr 3851   ` cfv 5028  (class class class)co 5666   Q.cnq 6893   1Qc1q 6894   .Q cmq 6896   *Qcrq 6897   <Q cltq 6898

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 580  ax-in2 581  ax-io 666  ax-5 1382  ax-7 1383  ax-gen 1384  ax-ie1 1428  ax-ie2 1429  ax-8 1441  ax-10 1442  ax-11 1443  ax-i12 1444  ax-bndl 1445  ax-4 1446  ax-13 1450  ax-14 1451  ax-17 1465  ax-i9 1469  ax-ial 1473  ax-i5r 1474  ax-ext 2071  ax-coll 3960  ax-sep 3963  ax-nul 3971  ax-pow 4015  ax-pr 4045  ax-un 4269  ax-setind 4366  ax-iinf 4416

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 782  df-3or 926  df-3an 927  df-tru 1293  df-fal 1296  df-nf 1396  df-sb 1694  df-eu 1952  df-mo 1953  df-clab 2076  df-cleq 2082  df-clel 2085  df-nfc 2218  df-ne 2257  df-ral 2365  df-rex 2366  df-reu 2367  df-rab 2369  df-v 2622  df-sbc 2842  df-csb 2935  df-dif 3002  df-un 3004  df-in 3006  df-ss 3013  df-nul 3288  df-pw 3435  df-sn 3456  df-pr 3457  df-op 3459  df-uni 3660  df-int 3695  df-iun 3738  df-br 3852  df-opab 3906  df-mpt 3907  df-tr 3943  df-eprel 4125  df-id 4129  df-po 4132  df-iso 4133  df-iord 4202  df-on 4204  df-suc 4207  df-iom 4419  df-xp 4457  df-rel 4458  df-cnv 4459  df-co 4460  df-dm 4461  df-rn 4462  df-res 4463  df-ima 4464  df-iota 4993  df-fun 5030  df-fn 5031  df-f 5032  df-f1 5033  df-fo 5034  df-f1o 5035  df-fv 5036  df-ov 5669  df-oprab 5670  df-mpt2 5671  df-1st 5925  df-2nd 5926  df-recs 6084  df-irdg 6149  df-1o 6195  df-oadd 6199  df-omul 6200  df-er 6306  df-ec 6308  df-qs 6312  df-ni 6917  df-pli 6918  df-mi 6919  df-lti 6920  df-plpq 6957  df-mpq 6958  df-enq 6960  df-nqqs 6961  df-plqqs 6962  df-mqqs 6963  df-1nqqs 6964  df-rq 6965  df-ltnqqs 6966

This theorem is referenced by:  appdiv0nq  7177  mullocpr  7184