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Theorem fldivp1 12300

Description: The difference between the floors of adjacent fractions is either 1 or 0. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Mar-2014.)

**Assertion**
Ref	Expression
fldivp1	⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0))

**Proof of Theorem fldivp1**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		nnz 9231	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
2		nnne0 8906	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ≠ 0)
3		peano2z 9248	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
4	3	adantr 274	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 1) ∈ ℤ)
5		dvdsval2 11752	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0 ∧ (𝑀 + 1) ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ↔ ((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℤ))
6	1, 2, 4, 5	syl2an23an 1294	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ↔ ((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℤ))
7	6	biimpa 294	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℤ)
8		flid 10240	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℤ → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = ((𝑀 + 1) / 𝑁))
9	7, 8	syl 14	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = ((𝑀 + 1) / 𝑁))
10		nnm1nn0 9176	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℕ₀)
11	10	nn0red 9189	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℝ)
12	10	nn0ge0d 9191	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ (𝑁 − 1))
13		nnre 8885	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
14		nngt0 8903	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 𝑁)
15		divge0 8789	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑁 − 1) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑁 − 1)) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑁))
16	11, 12, 13, 14, 15	syl22anc 1234	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑁))
17	16	ad2antlr 486	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → 0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑁))
18	13	ltm1d 8848	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < 𝑁)
19		nncn 8886	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
20	19	mulid1d 7937	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 · 1) = 𝑁)
21	18, 20	breqtrrd 4017	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) < (𝑁 · 1))
22		1red 7935	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 1 ∈ ℝ)
23		ltdivmul 8792	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1 ↔ (𝑁 − 1) < (𝑁 · 1)))
24	11, 22, 13, 14, 23	syl112anc 1237	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1 ↔ (𝑁 − 1) < (𝑁 · 1)))
25	21, 24	mpbird 166	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1)
26	25	ad2antlr 486	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1)
27	10	nn0zd 9332	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℤ)
28		znq 9583	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑁 − 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
29	27, 28	mpancom 420	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
30	29	ad2antlr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
31		flqbi2 10247	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℤ ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∈ ℚ) → ((⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))) = ((𝑀 + 1) / 𝑁) ↔ (0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1)))
32	7, 30, 31	syl2anc 409	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))) = ((𝑀 + 1) / 𝑁) ↔ (0 ≤ ((𝑁 − 1) / 𝑁) ∧ ((𝑁 − 1) / 𝑁) < 1)))
33	17, 26, 32	mpbir2and 939	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))) = ((𝑀 + 1) / 𝑁))
34	9, 33	eqtr4d 2206	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = (⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))))
35		zcn 9217	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℂ)
36	35	adantr 274	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℂ)
37	19	adantl 275	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℂ)
38		nnap0 8907	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 # 0)
39	38	adantl 275	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 # 0)
40	36, 37, 37, 39	divdirapd 8746	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 𝑁) / 𝑁) = ((𝑀 / 𝑁) + (𝑁 / 𝑁)))
41		ax-1cn 7867	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℂ
42	41	a1i 9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℂ)
43	36, 42, 37	ppncand 8270	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) + (𝑁 − 1)) = (𝑀 + 𝑁))
44	43	oveq1d 5868	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) + (𝑁 − 1)) / 𝑁) = ((𝑀 + 𝑁) / 𝑁))
45	4	zcnd 9335	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 1) ∈ ℂ)
46		subcl 8118	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
47	19, 41, 46	sylancl 411	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
48	47	adantl 275	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 − 1) ∈ ℂ)
49	45, 48, 37, 39	divdirapd 8746	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) + (𝑁 − 1)) / 𝑁) = (((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁)))
50	44, 49	eqtr3d 2205	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 𝑁) / 𝑁) = (((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁)))
51	37, 39	dividapd 8703	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 / 𝑁) = 1)
52	51	oveq2d 5869	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 / 𝑁) + (𝑁 / 𝑁)) = ((𝑀 / 𝑁) + 1))
53	40, 50, 52	3eqtr3d 2211	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁)) = ((𝑀 / 𝑁) + 1))
54	53	fveq2d 5500	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 / 𝑁) + 1)))
55	54	adantr 274	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘(((𝑀 + 1) / 𝑁) + ((𝑁 − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 / 𝑁) + 1)))
56		znq 9583	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℚ)
57		1z 9238	. . . . . . 7 ⊢ 1 ∈ ℤ
58		flqaddz 10253	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 / 𝑁) ∈ ℚ ∧ 1 ∈ ℤ) → (⌊‘((𝑀 / 𝑁) + 1)) = ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1))
59	56, 57, 58	sylancl 411	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((𝑀 / 𝑁) + 1)) = ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1))
60	59	adantr 274	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((𝑀 / 𝑁) + 1)) = ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1))
61	34, 55, 60	3eqtrrd 2208	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))
62		znq 9583	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
63	3, 62	sylan 281	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
64	63	flqcld 10233	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ∈ ℤ)
65	64	zcnd 9335	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ∈ ℂ)
66	56	flqcld 10233	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑀 / 𝑁)) ∈ ℤ)
67	66	zcnd 9335	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (⌊‘(𝑀 / 𝑁)) ∈ ℂ)
68	65, 67, 42	subaddd 8248	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 1 ↔ ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))))
69	68	adantr 274	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 1 ↔ ((⌊‘(𝑀 / 𝑁)) + 1) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))))
70	61, 69	mpbird 166	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 1)
71		iftrue 3531	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) → if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0) = 1)
72	71	adantl 275	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0) = 1)
73	70, 72	eqtr4d 2206	. 2 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0))
74		zmodcl 10300	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ₀)
75	3, 74	sylan 281	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ₀)
76	75	nn0red 9189	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℝ)
77		1re 7919	. . . . . . . . 9 ⊢ 1 ∈ ℝ
78		resubcl 8183	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ)
79	76, 77, 78	sylancl 411	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ)
80	79	adantr 274	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ)
81	75	nn0zd 9332	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℤ)
82		elnndc 9571	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℤ → DECID ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ)
83	81, 82	syl 14	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → DECID ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ)
84		elnn0 9137	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ₀ ↔ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ ∨ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = 0))
85	75, 84	sylib 121	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ ∨ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = 0))
86	85	ord 719	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (¬ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = 0))
87		id 19	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℕ)
88		dvdsval3 11753	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 + 1) ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ↔ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = 0))
89	87, 3, 88	syl2anr 288	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ↔ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = 0))
90	86, 89	sylibrd 168	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (¬ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ → 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)))
91		con1dc 851	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (DECID ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ → ((¬ ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ → 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ)))
92	83, 90, 91	sylc 62	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ))
93	92	imp 123	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ)
94		nnm1nn0 9176	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℕ → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℕ₀)
95	93, 94	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℕ₀)
96	95	nn0ge0d 9191	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → 0 ≤ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1))
97	13, 14	jca 304	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
98	97	ad2antlr 486	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁))
99		divge0 8789	. . . . . . 7 ⊢ ((((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1)) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → 0 ≤ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))
100	80, 96, 98, 99	syl21anc 1232	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → 0 ≤ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))
101	13	adantl 275	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℝ)
102	76	ltm1d 8848	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) < ((𝑀 + 1) mod 𝑁))
103		zq 9585	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑀 + 1) ∈ ℤ → (𝑀 + 1) ∈ ℚ)
104	3, 103	syl 14	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀 + 1) ∈ ℚ)
105	104	adantr 274	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 + 1) ∈ ℚ)
106		nnq 9592	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℚ)
107	106	adantl 275	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℚ)
108	14	adantl 275	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < 𝑁)
109		modqlt 10289	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℚ ∧ 𝑁 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑁) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) < 𝑁)
110	105, 107, 108, 109	syl3anc 1233	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) < 𝑁)
111	79, 76, 101, 102, 110	lttrd 8045	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) < 𝑁)
112	37	mulid1d 7937	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 · 1) = 𝑁)
113	111, 112	breqtrrd 4017	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) < (𝑁 · 1))
114		1red 7935	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 1 ∈ ℝ)
115		ltdivmul 8792	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1 ↔ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) < (𝑁 · 1)))
116	79, 114, 101, 108, 115	syl112anc 1237	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1 ↔ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) < (𝑁 · 1)))
117	113, 116	mpbird 166	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1)
118	117	adantr 274	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1)
119		peano2zm 9250	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 + 1) mod 𝑁) ∈ ℤ → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℤ)
120	81, 119	syl 14	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℤ)
121		znq 9583	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
122	120, 121	sylancom 418	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℚ)
123		flqbi2 10247	. . . . . . . 8 ⊢ (((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ∈ ℤ ∧ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℚ) → ((⌊‘((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ↔ (0 ≤ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∧ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1)))
124	64, 122, 123	syl2anc 409	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((⌊‘((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ↔ (0 ≤ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∧ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1)))
125	124	adantr 274	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) ↔ (0 ≤ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∧ ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) < 1)))
126	100, 118, 125	mpbir2and 939	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))
127		modqval 10280	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑀 + 1) ∈ ℚ ∧ 𝑁 ∈ ℚ ∧ 0 < 𝑁) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = ((𝑀 + 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))))
128	105, 107, 108, 127	syl3anc 1233	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) mod 𝑁) = ((𝑀 + 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))))
129	128	oveq1d 5868	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) = (((𝑀 + 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) − 1))
130	37, 65	mulcld 7940	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) ∈ ℂ)
131	45, 42, 130	sub32d 8262	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) − 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) = (((𝑀 + 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) − 1))
132		pncan 8125	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ) → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
133	36, 41, 132	sylancl 411	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 + 1) − 1) = 𝑀)
134	133	oveq1d 5868	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) − 1) − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) = (𝑀 − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))))
135	129, 131, 134	3eqtr2d 2209	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) = (𝑀 − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))))
136	135	oveq1d 5868	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) = ((𝑀 − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) / 𝑁))
137	36, 130, 37, 39	divsubdirapd 8747	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 − (𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))) / 𝑁) = ((𝑀 / 𝑁) − ((𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) / 𝑁)))
138	65, 37, 39	divcanap3d 8712	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) / 𝑁) = (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)))
139	138	oveq2d 5869	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 / 𝑁) − ((𝑁 · (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) / 𝑁)) = ((𝑀 / 𝑁) − (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))))
140	136, 137, 139	3eqtrrd 2208	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 / 𝑁) − (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) = ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))
141		zre 9216	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℝ)
142		nndivre 8914	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑀 ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℝ)
143	141, 142	sylan 281	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℝ)
144	143	recnd 7948	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / 𝑁) ∈ ℂ)
145		nndivre 8914	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) ∈ ℝ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℝ)
146	79, 145	sylancom 418	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℝ)
147	146	recnd 7948	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ∈ ℂ)
148	144, 65, 147	subaddd 8248	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 / 𝑁) − (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁))) = ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁) ↔ ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁)) = (𝑀 / 𝑁)))
149	140, 148	mpbid 146	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁)) = (𝑀 / 𝑁))
150	149	adantr 274	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁)) = (𝑀 / 𝑁))
151	150	fveq2d 5500	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) + ((((𝑀 + 1) mod 𝑁) − 1) / 𝑁))) = (⌊‘(𝑀 / 𝑁)))
152	126, 151	eqtr3d 2205	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = (⌊‘(𝑀 / 𝑁)))
153	65, 67	subeq0ad 8240	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 0 ↔ (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = (⌊‘(𝑀 / 𝑁))))
154	153	adantr 274	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → (((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 0 ↔ (⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) = (⌊‘(𝑀 / 𝑁))))
155	152, 154	mpbird 166	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = 0)
156		iffalse 3534	. . . 4 ⊢ (¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1) → if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0) = 0)
157	156	adantl 275	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0) = 0)
158	155, 157	eqtr4d 2206	. 2 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) ∧ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0))
159		simpr 109	. . . 4 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ)
160		dvdsdc 11760	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 + 1) ∈ ℤ) → DECID 𝑁 ∥ (𝑀 + 1))
161	159, 4, 160	syl2anc 409	. . 3 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → DECID 𝑁 ∥ (𝑀 + 1))
162		exmiddc 831	. . 3 ⊢ (DECID 𝑁 ∥ (𝑀 + 1) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ∨ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)))
163	161, 162	syl 14	. 2 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 ∥ (𝑀 + 1) ∨ ¬ 𝑁 ∥ (𝑀 + 1)))
164	73, 158, 163	mpjaodan 793	1 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((⌊‘((𝑀 + 1) / 𝑁)) − (⌊‘(𝑀 / 𝑁))) = if(𝑁 ∥ (𝑀 + 1), 1, 0))

Colors of variables: wff set class

Syntax hints: ¬ wn 3 → wi 4 ∧ wa 103 ↔ wb 104 ∨ wo 703 DECID wdc 829 = wceq 1348 ∈ wcel 2141 ≠ wne 2340 ifcif 3526 class class class wbr 3989 ‘cfv 5198 (class class class)co 5853 ℂcc 7772 ℝcr 7773 0cc0 7774 1c1 7775 + caddc 7777 · cmul 7779 < clt 7954 ≤ cle 7955 − cmin 8090 # cap 8500 / cdiv 8589 ℕcn 8878 ℕ₀cn0 9135 ℤcz 9212 ℚcq 9578 ⌊cfl 10224 mod cmo 10278 ∥ cdvds 11749

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 609 ax-in2 610 ax-io 704 ax-5 1440 ax-7 1441 ax-gen 1442 ax-ie1 1486 ax-ie2 1487 ax-8 1497 ax-10 1498 ax-11 1499 ax-i12 1500 ax-bndl 1502 ax-4 1503 ax-17 1519 ax-i9 1523 ax-ial 1527 ax-i5r 1528 ax-13 2143 ax-14 2144 ax-ext 2152 ax-sep 4107 ax-pow 4160 ax-pr 4194 ax-un 4418 ax-setind 4521 ax-cnex 7865 ax-resscn 7866 ax-1cn 7867 ax-1re 7868 ax-icn 7869 ax-addcl 7870 ax-addrcl 7871 ax-mulcl 7872 ax-mulrcl 7873 ax-addcom 7874 ax-mulcom 7875 ax-addass 7876 ax-mulass 7877 ax-distr 7878 ax-i2m1 7879 ax-0lt1 7880 ax-1rid 7881 ax-0id 7882 ax-rnegex 7883 ax-precex 7884 ax-cnre 7885 ax-pre-ltirr 7886 ax-pre-ltwlin 7887 ax-pre-lttrn 7888 ax-pre-apti 7889 ax-pre-ltadd 7890 ax-pre-mulgt0 7891 ax-pre-mulext 7892 ax-arch 7893

This theorem depends on definitions: df-bi 116 df-stab 826 df-dc 830 df-3or 974 df-3an 975 df-tru 1351 df-fal 1354 df-nf 1454 df-sb 1756 df-eu 2022 df-mo 2023 df-clab 2157 df-cleq 2163 df-clel 2166 df-nfc 2301 df-ne 2341 df-nel 2436 df-ral 2453 df-rex 2454 df-reu 2455 df-rmo 2456 df-rab 2457 df-v 2732 df-sbc 2956 df-csb 3050 df-dif 3123 df-un 3125 df-in 3127 df-ss 3134 df-if 3527 df-pw 3568 df-sn 3589 df-pr 3590 df-op 3592 df-uni 3797 df-int 3832 df-iun 3875 df-br 3990 df-opab 4051 df-mpt 4052 df-id 4278 df-po 4281 df-iso 4282 df-xp 4617 df-rel 4618 df-cnv 4619 df-co 4620 df-dm 4621 df-rn 4622 df-res 4623 df-ima 4624 df-iota 5160 df-fun 5200 df-fn 5201 df-f 5202 df-fv 5206 df-riota 5809 df-ov 5856 df-oprab 5857 df-mpo 5858 df-1st 6119 df-2nd 6120 df-pnf 7956 df-mnf 7957 df-xr 7958 df-ltxr 7959 df-le 7960 df-sub 8092 df-neg 8093 df-reap 8494 df-ap 8501 df-div 8590 df-inn 8879 df-n0 9136 df-z 9213 df-uz 9488 df-q 9579 df-rp 9611 df-fl 10226 df-mod 10279 df-dvds 11750

This theorem is referenced by: pcfac 12302

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