Theorem gcdsupex 12124

Description: Existence of the supremum used in defining gcd. (Contributed by Jim Kingdon, 12-Dec-2021.)

Assertion

Ref	Expression
gcdsupex	|- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> E. x e. ZZ ( A. y e. { n e. ZZ | ( n || X /\ n || Y ) } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { n e. ZZ | ( n || X /\ n || Y ) } y < z ) ) )

Distinct variable groups:   n, X, x, y, z   n, Y, x, y, z

Proof of Theorem gcdsupex

Dummy variable j is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1zzd 9353	. 2 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> 1 e. ZZ )
2		breq1 4036	. . 3 |- ( n = 1 -> ( n || X <-> 1 || X ) )
3		breq1 4036	. . 3 |- ( n = 1 -> ( n || Y <-> 1 || Y ) )
4	2, 3	anbi12d 473	. 2 |- ( n = 1 -> ( ( n || X /\ n || Y ) <-> ( 1 || X /\ 1 || Y ) ) )
5		1dvds 11970	. . . 4 |- ( X e. ZZ -> 1 || X )
6		1dvds 11970	. . . 4 |- ( Y e. ZZ -> 1 || Y )
7	5, 6	anim12i 338	. . 3 |- ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) -> ( 1 || X /\ 1 || Y ) )
8	7	adantr 276	. 2 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> ( 1 || X /\ 1 || Y ) )
9		elnnuz 9638	. . . . . 6 |- ( n e. NN <-> n e. ( ZZ>= ` 1 ) )
10	9	biimpri 133	. . . . 5 |- ( n e. ( ZZ>= ` 1 ) -> n e. NN )
11		simpll 527	. . . . 5 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> X e. ZZ )
12		dvdsdc 11963	. . . . 5 |- ( ( n e. NN /\ X e. ZZ ) -> DECID n || X )
13	10, 11, 12	syl2an2 594	. . . 4 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID n || X )
14		simplr 528	. . . . 5 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> Y e. ZZ )
15		dvdsdc 11963	. . . . 5 |- ( ( n e. NN /\ Y e. ZZ ) -> DECID n || Y )
16	10, 14, 15	syl2an2 594	. . . 4 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID n || Y )
17	13, 16	dcand 934	. . 3 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID ( n || X /\ n || Y ) )
18	17	adantlr 477	. 2 |- ( ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID ( n || X /\ n || Y ) )
19		dvdsbnd 12123	. . . . . 6 |- ( ( X e. ZZ /\ X =/= 0 ) -> E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X )
20		nnuz 9637	. . . . . . 7 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
21	20	rexeqi 2698	. . . . . 6 |- ( E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X <-> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X )
22	19, 21	sylib 122	. . . . 5 |- ( ( X e. ZZ /\ X =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X )
23		id 19	. . . . . . . 8 |- ( -. n || X -> -. n || X )
24	23	intnanrd 933	. . . . . . 7 |- ( -. n || X -> -. ( n || X /\ n || Y ) )
25	24	ralimi 2560	. . . . . 6 |- ( A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X -> A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
26	25	reximi 2594	. . . . 5 |- ( E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
27	22, 26	syl 14	. . . 4 |- ( ( X e. ZZ /\ X =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
28	27	ad4ant14 514	. . 3 |- ( ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) /\ X =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
29		dvdsbnd 12123	. . . . . 6 |- ( ( Y e. ZZ /\ Y =/= 0 ) -> E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y )
30	20	rexeqi 2698	. . . . . 6 |- ( E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y <-> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y )
31	29, 30	sylib 122	. . . . 5 |- ( ( Y e. ZZ /\ Y =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y )
32		id 19	. . . . . . . 8 |- ( -. n || Y -> -. n || Y )
33	32	intnand 932	. . . . . . 7 |- ( -. n || Y -> -. ( n || X /\ n || Y ) )
34	33	ralimi 2560	. . . . . 6 |- ( A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y -> A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
35	34	reximi 2594	. . . . 5 |- ( E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
36	31, 35	syl 14	. . . 4 |- ( ( Y e. ZZ /\ Y =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
37	36	ad4ant24 516	. . 3 |- ( ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) /\ Y =/= 0 ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
38		simpr 110	. . . . 5 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) )
39		simpll 527	. . . . . . 7 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> X e. ZZ )
40		0z 9337	. . . . . . 7 |- 0 e. ZZ
41		zdceq 9401	. . . . . . 7 |- ( ( X e. ZZ /\ 0 e. ZZ ) -> DECID X = 0 )
42	39, 40, 41	sylancl 413	. . . . . 6 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> DECID X = 0 )
43		ianordc 900	. . . . . 6 |- (DECID X = 0 -> ( -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) <-> ( -. X = 0 \/ -. Y = 0 ) ) )
44	42, 43	syl 14	. . . . 5 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> ( -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) <-> ( -. X = 0 \/ -. Y = 0 ) ) )
45	38, 44	mpbid 147	. . . 4 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> ( -. X = 0 \/ -. Y = 0 ) )
46		df-ne 2368	. . . . 5 |- ( X =/= 0 <-> -. X = 0 )
47		df-ne 2368	. . . . 5 |- ( Y =/= 0 <-> -. Y = 0 )
48	46, 47	orbi12i 765	. . . 4 |- ( ( X =/= 0 \/ Y =/= 0 ) <-> ( -. X = 0 \/ -. Y = 0 ) )
49	45, 48	sylibr 134	. . 3 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> ( X =/= 0 \/ Y =/= 0 ) )
50	28, 37, 49	mpjaodan 799	. 2 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> E. j e. ( ZZ>= ` 1 ) A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
51	1, 4, 8, 18, 50	zsupcllemex 10320	1 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> E. x e. ZZ ( A. y e. { n e. ZZ | ( n || X /\ n || Y ) } -. x < y /\ A. y e. RR ( y < x -> E. z e. { n e. ZZ | ( n || X /\ n || Y ) } y < z ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 709  DECID wdc 835   = wceq 1364   e. wcel 2167   =/= wne 2367   A.wral 2475   E.wrex 2476   {crab 2479   class class class wbr 4033   ` cfv 5258   RRcr 7878   0cc0 7879   1c1 7880   < clt 8061   NNcn 8990   ZZcz 9326   ZZ>=cuz 9601   || cdvds 11952

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1461  ax-7 1462  ax-gen 1463  ax-ie1 1507  ax-ie2 1508  ax-8 1518  ax-10 1519  ax-11 1520  ax-i12 1521  ax-bndl 1523  ax-4 1524  ax-17 1540  ax-i9 1544  ax-ial 1548  ax-i5r 1549  ax-13 2169  ax-14 2170  ax-ext 2178  ax-coll 4148  ax-sep 4151  ax-nul 4159  ax-pow 4207  ax-pr 4242  ax-un 4468  ax-setind 4573  ax-iinf 4624  ax-cnex 7970  ax-resscn 7971  ax-1cn 7972  ax-1re 7973  ax-icn 7974  ax-addcl 7975  ax-addrcl 7976  ax-mulcl 7977  ax-mulrcl 7978  ax-addcom 7979  ax-mulcom 7980  ax-addass 7981  ax-mulass 7982  ax-distr 7983  ax-i2m1 7984  ax-0lt1 7985  ax-1rid 7986  ax-0id 7987  ax-rnegex 7988  ax-precex 7989  ax-cnre 7990  ax-pre-ltirr 7991  ax-pre-ltwlin 7992  ax-pre-lttrn 7993  ax-pre-apti 7994  ax-pre-ltadd 7995  ax-pre-mulgt0 7996  ax-pre-mulext 7997  ax-arch 7998  ax-caucvg 7999

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-nf 1475  df-sb 1777  df-eu 2048  df-mo 2049  df-clab 2183  df-cleq 2189  df-clel 2192  df-nfc 2328  df-ne 2368  df-nel 2463  df-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  df-rmo 2483  df-rab 2484  df-v 2765  df-sbc 2990  df-csb 3085  df-dif 3159  df-un 3161  df-in 3163  df-ss 3170  df-nul 3451  df-if 3562  df-pw 3607  df-sn 3628  df-pr 3629  df-op 3631  df-uni 3840  df-int 3875  df-iun 3918  df-br 4034  df-opab 4095  df-mpt 4096  df-tr 4132  df-id 4328  df-po 4331  df-iso 4332  df-iord 4401  df-on 4403  df-ilim 4404  df-suc 4406  df-iom 4627  df-xp 4669  df-rel 4670  df-cnv 4671  df-co 4672  df-dm 4673  df-rn 4674  df-res 4675  df-ima 4676  df-iota 5219  df-fun 5260  df-fn 5261  df-f 5262  df-f1 5263  df-fo 5264  df-f1o 5265  df-fv 5266  df-riota 5877  df-ov 5925  df-oprab 5926  df-mpo 5927  df-1st 6198  df-2nd 6199  df-recs 6363  df-frec 6449  df-pnf 8063  df-mnf 8064  df-xr 8065  df-ltxr 8066  df-le 8067  df-sub 8199  df-neg 8200  df-reap 8602  df-ap 8609  df-div 8700  df-inn 8991  df-2 9049  df-3 9050  df-4 9051  df-n0 9250  df-z 9327  df-uz 9602  df-q 9694  df-rp 9729  df-fz 10084  df-fzo 10218  df-fl 10360  df-mod 10415  df-seqfrec 10540  df-exp 10631  df-cj 11007  df-re 11008  df-im 11009  df-rsqrt 11163  df-abs 11164  df-dvds 11953

This theorem is referenced by:  gcddvds  12130  dvdslegcd  12131