Theorem divalglemnn 12062

Description: Lemma for divalg 12068. Existence for a positive denominator. (Contributed by Jim Kingdon, 30-Nov-2021.)

Assertion

Ref	Expression
divalglemnn	⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ∃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 divalglemnn

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zmodcl 10418	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) ∈ ℕ0)
2	1	nn0zd 9440	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) ∈ ℤ)
3		znq 9692	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 / 𝐷) ∈ ℚ)
4	3	flqcld 10349	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) ∈ ℤ)
5	1	nn0ge0d 9299	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 0 ≤ (𝑁 mod 𝐷))
6		zq 9694	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℚ)
7	6	adantr 276	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℚ)
8		nnq 9701	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ ℕ → 𝐷 ∈ ℚ)
9	8	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝐷 ∈ ℚ)
10		nngt0 9009	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ ℕ → 0 < 𝐷)
11	10	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 0 < 𝐷)
12		modqlt 10407	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℚ ∧ 𝐷 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝐷) → (𝑁 mod 𝐷) < 𝐷)
13	7, 9, 11, 12	syl3anc 1249	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) < 𝐷)
14		nnre 8991	. . . . 5 ⊢ (𝐷 ∈ ℕ → 𝐷 ∈ ℝ)
15	14	adantl 277	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝐷 ∈ ℝ)
16		0red 8022	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 0 ∈ ℝ)
17	16, 15, 11	ltled 8140	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 0 ≤ 𝐷)
18	15, 17	absidd 11314	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (abs‘𝐷) = 𝐷)
19	13, 18	breqtrrd 4058	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷))
20	1	nn0cnd 9298	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) ∈ ℂ)
21	4	zcnd 9443	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) ∈ ℂ)
22		simpr 110	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝐷 ∈ ℕ)
23	22	nncnd 8998	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝐷 ∈ ℂ)
24	21, 23	mulcld 8042	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) ∈ ℂ)
25		modqvalr 10399	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℚ ∧ 𝐷 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝐷) → (𝑁 mod 𝐷) = (𝑁 − ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)))
26	7, 9, 11, 25	syl3anc 1249	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → (𝑁 mod 𝐷) = (𝑁 − ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)))
27	26	oveq1d 5934	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ((𝑁 mod 𝐷) + ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)) = ((𝑁 − ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)) + ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)))
28		simpl 109	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
29	28	zcnd 9443	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℂ)
30	29, 24	npcand 8336	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ((𝑁 − ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)) + ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)) = 𝑁)
31	27, 30	eqtr2d 2227	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝑁 = ((𝑁 mod 𝐷) + ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷)))
32	20, 24, 31	comraddd 8178	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → 𝑁 = (((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))
33		breq2 4034	. . . 4 ⊢ (𝑟 = (𝑁 mod 𝐷) → (0 ≤ 𝑟 ↔ 0 ≤ (𝑁 mod 𝐷)))
34		breq1 4033	. . . 4 ⊢ (𝑟 = (𝑁 mod 𝐷) → (𝑟 < (abs‘𝐷) ↔ (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷)))
35		oveq2 5927	. . . . 5 ⊢ (𝑟 = (𝑁 mod 𝐷) → ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟) = ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))
36	35	eqeq2d 2205	. . . 4 ⊢ (𝑟 = (𝑁 mod 𝐷) → (𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟) ↔ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷))))
37	33, 34, 36	3anbi123d 1323	. . 3 ⊢ (𝑟 = (𝑁 mod 𝐷) → ((0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)) ↔ (0 ≤ (𝑁 mod 𝐷) ∧ (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))))
38		oveq1 5926	. . . . . 6 ⊢ (𝑞 = (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) → (𝑞 · 𝐷) = ((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷))
39	38	oveq1d 5934	. . . . 5 ⊢ (𝑞 = (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) → ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)) = (((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))
40	39	eqeq2d 2205	. . . 4 ⊢ (𝑞 = (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) → (𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)) ↔ 𝑁 = (((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷))))
41	40	3anbi3d 1329	. . 3 ⊢ (𝑞 = (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) → ((0 ≤ (𝑁 mod 𝐷) ∧ (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷))) ↔ (0 ≤ (𝑁 mod 𝐷) ∧ (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = (((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))))
42	37, 41	rspc2ev 2880	. 2 ⊢ (((𝑁 mod 𝐷) ∈ ℤ ∧ (⌊‘(𝑁 / 𝐷)) ∈ ℤ ∧ (0 ≤ (𝑁 mod 𝐷) ∧ (𝑁 mod 𝐷) < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = (((⌊‘(𝑁 / 𝐷)) · 𝐷) + (𝑁 mod 𝐷)))) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))
43	2, 4, 5, 19, 32, 42	syl113anc 1261	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℕ) → ∃𝑟 ∈ ℤ ∃𝑞 ∈ ℤ (0 ≤ 𝑟 ∧ 𝑟 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑁 = ((𝑞 · 𝐷) + 𝑟)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2164  ∃wrex 2473   class class class wbr 4030  ‘cfv 5255  (class class class)co 5919  ℝcr 7873  0cc0 7874   + caddc 7877   · cmul 7879   < clt 8056   ≤ cle 8057   − cmin 8192   / cdiv 8693  ℕcn 8984  ℤcz 9320  ℚcq 9687  ⌊cfl 10340   mod cmo 10396  abscabs 11144

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 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4145  ax-sep 4148  ax-nul 4156  ax-pow 4204  ax-pr 4239  ax-un 4465  ax-setind 4570  ax-iinf 4621  ax-cnex 7965  ax-resscn 7966  ax-1cn 7967  ax-1re 7968  ax-icn 7969  ax-addcl 7970  ax-addrcl 7971  ax-mulcl 7972  ax-mulrcl 7973  ax-addcom 7974  ax-mulcom 7975  ax-addass 7976  ax-mulass 7977  ax-distr 7978  ax-i2m1 7979  ax-0lt1 7980  ax-1rid 7981  ax-0id 7982  ax-rnegex 7983  ax-precex 7984  ax-cnre 7985  ax-pre-ltirr 7986  ax-pre-ltwlin 7987  ax-pre-lttrn 7988  ax-pre-apti 7989  ax-pre-ltadd 7990  ax-pre-mulgt0 7991  ax-pre-mulext 7992  ax-arch 7993

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 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2987  df-csb 3082  df-dif 3156  df-un 3158  df-in 3160  df-ss 3167  df-nul 3448  df-if 3559  df-pw 3604  df-sn 3625  df-pr 3626  df-op 3628  df-uni 3837  df-int 3872  df-iun 3915  df-br 4031  df-opab 4092  df-mpt 4093  df-tr 4129  df-id 4325  df-po 4328  df-iso 4329  df-iord 4398  df-on 4400  df-ilim 4401  df-suc 4403  df-iom 4624  df-xp 4666  df-rel 4667  df-cnv 4668  df-co 4669  df-dm 4670  df-rn 4671  df-res 4672  df-ima 4673  df-iota 5216  df-fun 5257  df-fn 5258  df-f 5259  df-f1 5260  df-fo 5261  df-f1o 5262  df-fv 5263  df-riota 5874  df-ov 5922  df-oprab 5923  df-mpo 5924  df-1st 6195  df-2nd 6196  df-recs 6360  df-frec 6446  df-pnf 8058  df-mnf 8059  df-xr 8060  df-ltxr 8061  df-le 8062  df-sub 8194  df-neg 8195  df-reap 8596  df-ap 8603  df-div 8694  df-inn 8985  df-2 9043  df-n0 9244  df-z 9321  df-uz 9596  df-q 9688  df-rp 9723  df-fl 10342  df-mod 10397  df-seqfrec 10522  df-exp 10613  df-cj 10989  df-re 10990  df-im 10991  df-rsqrt 11145  df-abs 11146

This theorem is referenced by:  divalglemeunn  12065  divalglemex  12066