Theorem gcdsupex 12591

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 9550	. 2 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ -. ( X = 0 /\ Y = 0 ) ) -> 1 e. ZZ )
2		breq1 4096	. . 3 |- ( n = 1 -> ( n || X <-> 1 || X ) )
3		breq1 4096	. . 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 12429	. . . 4 |- ( X e. ZZ -> 1 || X )
6		1dvds 12429	. . . 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 9837	. . . . . 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 12422	. . . . 5 |- ( ( n e. NN /\ X e. ZZ ) -> DECID n || X )
13	10, 11, 12	syl2an2 598	. . . 4 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID n || X )
14		simplr 529	. . . . 5 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> Y e. ZZ )
15		dvdsdc 12422	. . . . 5 |- ( ( n e. NN /\ Y e. ZZ ) -> DECID n || Y )
16	10, 14, 15	syl2an2 598	. . . 4 |- ( ( ( X e. ZZ /\ Y e. ZZ ) /\ n e. ( ZZ>= ` 1 ) ) -> DECID n || Y )
17	13, 16	dcand 941	. . 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 12590	. . . . . 6 |- ( ( X e. ZZ /\ X =/= 0 ) -> E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X )
20		nnuz 9836	. . . . . . 7 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
21	20	rexeqi 2736	. . . . . 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 940	. . . . . . 7 |- ( -. n || X -> -. ( n || X /\ n || Y ) )
25	24	ralimi 2596	. . . . . 6 |- ( A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || X -> A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
26	25	reximi 2630	. . . . 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 12590	. . . . . 6 |- ( ( Y e. ZZ /\ Y =/= 0 ) -> E. j e. NN A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y )
30	20	rexeqi 2736	. . . . . 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 939	. . . . . . 7 |- ( -. n || Y -> -. ( n || X /\ n || Y ) )
34	33	ralimi 2596	. . . . . 6 |- ( A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. n || Y -> A. n e. ( ZZ>= ` j ) -. ( n || X /\ n || Y ) )
35	34	reximi 2630	. . . . 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 9534	. . . . . . 7 |- 0 e. ZZ
41		zdceq 9599	. . . . . . 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 907	. . . . . 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 2404	. . . . 5 |- ( X =/= 0 <-> -. X = 0 )
47		df-ne 2404	. . . . 5 |- ( Y =/= 0 <-> -. Y = 0 )
48	46, 47	orbi12i 772	. . . 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 806	. 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 10536	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 716  DECID wdc 842   = wceq 1398   e. wcel 2202   =/= wne 2403   A.wral 2511   E.wrex 2512   {crab 2515   class class class wbr 4093   ` cfv 5333   RRcr 8074   0cc0 8075   1c1 8076   < clt 8256   NNcn 9185   ZZcz 9523   ZZ>=cuz 9799   || cdvds 12411

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 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194  ax-caucvg 8195

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-pnf 8258  df-mnf 8259  df-xr 8260  df-ltxr 8261  df-le 8262  df-sub 8394  df-neg 8395  df-reap 8797  df-ap 8804  df-div 8895  df-inn 9186  df-2 9244  df-3 9245  df-4 9246  df-n0 9445  df-z 9524  df-uz 9800  df-q 9898  df-rp 9933  df-fz 10289  df-fzo 10423  df-fl 10576  df-mod 10631  df-seqfrec 10756  df-exp 10847  df-cj 11465  df-re 11466  df-im 11467  df-rsqrt 11621  df-abs 11622  df-dvds 12412

This theorem is referenced by:  gcddvds  12597  dvdslegcd  12598