Theorem bezoutlemzz 11935

Description: Lemma for Bézout's identity. Like bezoutlemex 11934 but where ' z ' is any integer, not just a nonnegative one. (Contributed by Mario Carneiro and Jim Kingdon, 8-Jan-2022.)

Assertion

Ref	Expression
bezoutlemzz	|- ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) -> E. d e. NN0 ( A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) )

Distinct variable groups:   A, d, x, y   B, d, x, y   z, A, d   z, B

Proof of Theorem bezoutlemzz

Dummy variable w is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		bezoutlemex 11934	. 2 |- ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) -> E. d e. NN0 ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) )
2		nfv 1516	. . . . . . 7 |- F/ z ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 )
3		nfra1 2497	. . . . . . 7 |- F/ z A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) )
4	2, 3	nfan 1553	. . . . . 6 |- F/ z ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
5		simpr 109	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ z e. NN0 ) -> z e. NN0 )
6		rsp 2513	. . . . . . . . . . 11 |- ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) -> ( z e. NN0 -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) )
7	6	ad2antrr 480	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ z e. NN0 ) -> ( z e. NN0 -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) )
8	5, 7	mpd 13	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ z e. NN0 ) -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
9	8	adantlll 472	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ z e. NN0 ) -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
10		breq1 3985	. . . . . . . . . . . 12 |- ( w = -u z -> ( w || d <-> -u z || d ) )
11		breq1 3985	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( w = -u z -> ( w || A <-> -u z || A ) )
12		breq1 3985	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( w = -u z -> ( w || B <-> -u z || B ) )
13	11, 12	anbi12d 465	. . . . . . . . . . . 12 |- ( w = -u z -> ( ( w || A /\ w || B ) <-> ( -u z || A /\ -u z || B ) ) )
14	10, 13	imbi12d 233	. . . . . . . . . . 11 |- ( w = -u z -> ( ( w || d -> ( w || A /\ w || B ) ) <-> ( -u z || d -> ( -u z || A /\ -u z || B ) ) ) )
15		breq1 3985	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = w -> ( z || d <-> w || d ) )
16		breq1 3985	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z = w -> ( z || A <-> w || A ) )
17		breq1 3985	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( z = w -> ( z || B <-> w || B ) )
18	16, 17	anbi12d 465	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( z = w -> ( ( z || A /\ z || B ) <-> ( w || A /\ w || B ) ) )
19	15, 18	imbi12d 233	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( z = w -> ( ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) <-> ( w || d -> ( w || A /\ w || B ) ) ) )
20	19	cbvralv 2692	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) <-> A. w e. NN0 ( w || d -> ( w || A /\ w || B ) ) )
21	20	biimpi 119	. . . . . . . . . . . 12 |- ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) -> A. w e. NN0 ( w || d -> ( w || A /\ w || B ) ) )
22	21	ad2antrr 480	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> A. w e. NN0 ( w || d -> ( w || A /\ w || B ) ) )
23		simpr 109	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> -u z e. NN0 )
24	14, 22, 23	rspcdva 2835	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( -u z || d -> ( -u z || A /\ -u z || B ) ) )
25	24	adantlll 472	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( -u z || d -> ( -u z || A /\ -u z || B ) ) )
26		simplr 520	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> z e. ZZ )
27		simpllr 524	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) -> d e. NN0 )
28	27	adantr 274	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> d e. NN0 )
29	28	nn0zd 9311	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> d e. ZZ )
30		negdvdsb 11747	. . . . . . . . . 10 |- ( ( z e. ZZ /\ d e. ZZ ) -> ( z || d <-> -u z || d ) )
31	26, 29, 30	syl2anc 409	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( z || d <-> -u z || d ) )
32		simplll 523	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) -> A e. NN0 )
33	32	ad2antrr 480	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> A e. NN0 )
34	33	nn0zd 9311	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> A e. ZZ )
35		negdvdsb 11747	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( z e. ZZ /\ A e. ZZ ) -> ( z || A <-> -u z || A ) )
36	26, 34, 35	syl2anc 409	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( z || A <-> -u z || A ) )
37		simpllr 524	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) -> B e. NN0 )
38	37	ad2antrr 480	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> B e. NN0 )
39	38	nn0zd 9311	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> B e. ZZ )
40		negdvdsb 11747	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( z e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( z || B <-> -u z || B ) )
41	26, 39, 40	syl2anc 409	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( z || B <-> -u z || B ) )
42	36, 41	anbi12d 465	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( ( z || A /\ z || B ) <-> ( -u z || A /\ -u z || B ) ) )
43	25, 31, 42	3imtr4d 202	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) /\ -u z e. NN0 ) -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
44		elznn0 9206	. . . . . . . . . 10 |- ( z e. ZZ <-> ( z e. RR /\ ( z e. NN0 \/ -u z e. NN0 ) ) )
45	44	simprbi 273	. . . . . . . . 9 |- ( z e. ZZ -> ( z e. NN0 \/ -u z e. NN0 ) )
46	45	adantl 275	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) -> ( z e. NN0 \/ -u z e. NN0 ) )
47	9, 43, 46	mpjaodan 788	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) /\ z e. ZZ ) -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
48	47	ex 114	. . . . . 6 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) -> ( z e. ZZ -> ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) )
49	4, 48	ralrimi 2537	. . . . 5 |- ( ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) /\ A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) -> A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) )
50	49	ex 114	. . . 4 |- ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) -> ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) -> A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) ) )
51	50	anim1d 334	. . 3 |- ( ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) /\ d e. NN0 ) -> ( ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) -> ( A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) ) )
52	51	reximdva 2568	. 2 |- ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) -> ( E. d e. NN0 ( A. z e. NN0 ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) -> E. d e. NN0 ( A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) ) )
53	1, 52	mpd 13	1 |- ( ( A e. NN0 /\ B e. NN0 ) -> E. d e. NN0 ( A. z e. ZZ ( z || d -> ( z || A /\ z || B ) ) /\ E. x e. ZZ E. y e. ZZ d = ( ( A x. x ) + ( B x. y ) ) ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   <-> wb 104   \/ wo 698   = wceq 1343   e. wcel 2136   A.wral 2444   E.wrex 2445   class class class wbr 3982  (class class class)co 5842   RRcr 7752   + caddc 7756   x. cmul 7758   -ucneg 8070   NN0cn0 9114   ZZcz 9191   || cdvds 11727

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-frec 6359  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-fz 9945  df-fl 10205  df-mod 10258  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-dvds 11728

This theorem is referenced by:  bezoutlemaz  11936