Theorem divalglemex 12204

Description: Lemma for divalg 12206. The quotient and remainder exist. (Contributed by Jim Kingdon, 30-Nov-2021.)

Assertion

Ref	Expression
divalglemex	⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))

Distinct variable groups:   𝐷,𝑞,𝑟   𝑁,𝑞,𝑟

Proof of Theorem divalglemex

Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpl1 1002	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → 𝑁 ∈ ℤ)
2		simpl2 1003	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → 𝐷 ∈ ℤ)
3	2	znegcld 9496	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → -𝐷 ∈ ℤ)
4		simpr 110	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → 𝐷 < 0)
5	2	zred 9494	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → 𝐷 ∈ ℝ)
6	5	lt0neg1d 8587	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → (𝐷 < 0 ↔ 0 < -𝐷))
7	4, 6	mpbid 147	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → 0 < -𝐷)
8		elnnz 9381	. . . . 5 ⊢ (-𝐷 ∈ ℕ ↔ (-𝐷 ∈ ℤ ∧ 0 < -𝐷))
9	3, 7, 8	sylanbrc 417	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → -𝐷 ∈ ℕ)
10		divalglemnn 12200	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ -𝐷 ∈ ℕ) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑘 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟)))
11	1, 9, 10	syl2anc 411	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑘 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟)))
12		simplr 528	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑘 ∈ ℤ)
13	12	znegcld 9496	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → -𝑘 ∈ ℤ)
14		simpr1 1005	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 0 ≤ 𝑟)
15		simpr2 1006	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑟 < (abs‘-𝐷))
16		simpll2 1039	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) → 𝐷 ∈ ℤ)
17	16	ad2antrr 488	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝐷 ∈ ℤ)
18	17	zcnd 9495	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝐷 ∈ ℂ)
19	18	absnegd 11471	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → (abs‘-𝐷) = (abs‘𝐷))
20	15, 19	breqtrd 4069	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑟 < (abs‘𝐷))
21		simpr3 1007	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))
22	12	zcnd 9495	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑘 ∈ ℂ)
23		mulneg12 8468	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑘 ∈ ℂ ∧ 𝐷 ∈ ℂ) → (-𝑘 · 𝐷) = (𝑘 · -𝐷))
24	22, 18, 23	syl2anc 411	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → (-𝑘 · 𝐷) = (𝑘 · -𝐷))
25	24	oveq1d 5958	. . . . . . . 8 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟) = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))
26	21, 25	eqtr4d 2240	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → 𝑁 = ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟))
27		oveq1 5950	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑞 = -𝑘 → (𝑞 · 𝐷) = (-𝑘 · 𝐷))
28	27	oveq1d 5958	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑞 = -𝑘 → ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟) = ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟))
29	28	eqeq2d 2216	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑞 = -𝑘 → (𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟) ↔ 𝑁 = ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟)))
30	29	3anbi3d 1330	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑞 = -𝑘 → ((0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)) ↔ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟))))
31	30	rspcev 2876	. . . . . . 7 ⊢ ((-𝑘 ∈ ℤ ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((-𝑘 · 𝐷) + 𝑟))) → ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
32	13, 14, 20, 26, 31	syl13anc 1251	. . . . . 6 ⊢ ((((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) ∧ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟))) → ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
33	32	ex 115	. . . . 5 ⊢ (((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) ∧ 𝑘 ∈ ℤ) → ((0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟)) → ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟))))
34	33	rexlimdva 2622	. . . 4 ⊢ ((((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) ∧ 𝑟 ∈ ℤ) → (∃𝑘 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟)) → ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟))))
35	34	reximdva 2607	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → (∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑘 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘-𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑘 · -𝐷) + 𝑟)) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟))))
36	11, 35	mpd 13	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 < 0) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
37		simpr 110	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 = 0) → 𝐷 = 0)
38		simpl3 1004	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 = 0) → 𝐷 ≠ 0)
39	37, 38	pm2.21ddne 2458	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 𝐷 = 0) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
40		simpl1 1002	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 0 < 𝐷) → 𝑁 ∈ ℤ)
41		simpl2 1003	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 0 < 𝐷) → 𝐷 ∈ ℤ)
42		simpr 110	. . . 4 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 0 < 𝐷) → 0 < 𝐷)
43		elnnz 9381	. . . 4 ⊢ (𝐷 ∈ ℕ ↔ (𝐷 ∈ ℤ ∧ 0 < 𝐷))
44	41, 42, 43	sylanbrc 417	. . 3 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 0 < 𝐷) → 𝐷 ∈ ℕ)
45		divalglemnn 12200	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
46	40, 44, 45	syl2anc 411	. 2 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) ∧ 0 < 𝐷) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
47		ztri3or0 9413	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ ℤ → (𝐷 < 0 ∨ 𝐷 = 0 ∨ 0 < 𝐷))
48	47	3ad2ant2 1021	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → (𝐷 < 0 ∨ 𝐷 = 0 ∨ 0 < 𝐷))
49	36, 39, 46, 48	mpjao3dan 1319	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∨ w3o 979   ∧ w3a 980   = wceq 1372   ∈ wcel 2175   ≠ wne 2375  ∃wrex 2484   class class class wbr 4043  ‘cfv 5270  (class class class)co 5943  ℂcc 7922  0cc0 7924   + caddc 7927   · cmul 7929   < clt 8106   ≤ cle 8107  -cneg 8243  ℕcn 9035  ℤcz 9371  abscabs 11279

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 1469  ax-7 1470  ax-gen 1471  ax-ie1 1515  ax-ie2 1516  ax-8 1526  ax-10 1527  ax-11 1528  ax-i12 1529  ax-bndl 1531  ax-4 1532  ax-17 1548  ax-i9 1552  ax-ial 1556  ax-i5r 1557  ax-13 2177  ax-14 2178  ax-ext 2186  ax-coll 4158  ax-sep 4161  ax-nul 4169  ax-pow 4217  ax-pr 4252  ax-un 4479  ax-setind 4584  ax-iinf 4635  ax-cnex 8015  ax-resscn 8016  ax-1cn 8017  ax-1re 8018  ax-icn 8019  ax-addcl 8020  ax-addrcl 8021  ax-mulcl 8022  ax-mulrcl 8023  ax-addcom 8024  ax-mulcom 8025  ax-addass 8026  ax-mulass 8027  ax-distr 8028  ax-i2m1 8029  ax-0lt1 8030  ax-1rid 8031  ax-0id 8032  ax-rnegex 8033  ax-precex 8034  ax-cnre 8035  ax-pre-ltirr 8036  ax-pre-ltwlin 8037  ax-pre-lttrn 8038  ax-pre-apti 8039  ax-pre-ltadd 8040  ax-pre-mulgt0 8041  ax-pre-mulext 8042  ax-arch 8043

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1375  df-fal 1378  df-nf 1483  df-sb 1785  df-eu 2056  df-mo 2057  df-clab 2191  df-cleq 2197  df-clel 2200  df-nfc 2336  df-ne 2376  df-nel 2471  df-ral 2488  df-rex 2489  df-reu 2490  df-rmo 2491  df-rab 2492  df-v 2773  df-sbc 2998  df-csb 3093  df-dif 3167  df-un 3169  df-in 3171  df-ss 3178  df-nul 3460  df-if 3571  df-pw 3617  df-sn 3638  df-pr 3639  df-op 3641  df-uni 3850  df-int 3885  df-iun 3928  df-br 4044  df-opab 4105  df-mpt 4106  df-tr 4142  df-id 4339  df-po 4342  df-iso 4343  df-iord 4412  df-on 4414  df-ilim 4415  df-suc 4417  df-iom 4638  df-xp 4680  df-rel 4681  df-cnv 4682  df-co 4683  df-dm 4684  df-rn 4685  df-res 4686  df-ima 4687  df-iota 5231  df-fun 5272  df-fn 5273  df-f 5274  df-f1 5275  df-fo 5276  df-f1o 5277  df-fv 5278  df-riota 5898  df-ov 5946  df-oprab 5947  df-mpo 5948  df-1st 6225  df-2nd 6226  df-recs 6390  df-frec 6476  df-pnf 8108  df-mnf 8109  df-xr 8110  df-ltxr 8111  df-le 8112  df-sub 8244  df-neg 8245  df-reap 8647  df-ap 8654  df-div 8745  df-inn 9036  df-2 9094  df-n0 9295  df-z 9372  df-uz 9648  df-q 9740  df-rp 9775  df-fl 10411  df-mod 10466  df-seqfrec 10591  df-exp 10682  df-cj 11124  df-re 11125  df-im 11126  df-rsqrt 11280  df-abs 11281

This theorem is referenced by:  divalglemeuneg  12205