Theorem ordpipqqs 7458

Description: Ordering of positive fractions in terms of positive integers. (Contributed by Jim Kingdon, 14-Sep-2019.)

Assertion

Ref	Expression
ordpipqqs	⊢ (((𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N)) → ([⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q <Q [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ↔ (𝐴 ·N 𝐷) <N (𝐵 ·N 𝐶)))

Proof of Theorem ordpipqqs

Dummy variables 𝑥 𝑦 𝑧 𝑤 𝑣 𝑢 𝑓 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		enqex 7444	. 2 ⊢ ~Q ∈ V
2		enqer 7442	. 2 ⊢ ~Q Er (N × N)
3		df-nqqs 7432	. 2 ⊢ Q = ((N × N) / ~Q )
4		df-ltnqqs 7437	. 2 ⊢ <Q = {⟨𝑥, 𝑦⟩ ∣ ((𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q) ∧ ∃𝑧∃𝑤∃𝑣∃𝑢((𝑥 = [⟨𝑧, 𝑤⟩] ~Q ∧ 𝑦 = [⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q ) ∧ (𝑧 ·N 𝑢) <N (𝑤 ·N 𝑣)))}
5		enqeceq 7443	. . . . 5 ⊢ (((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) → ([⟨𝑧, 𝑤⟩] ~Q = [⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q ↔ (𝑧 ·N 𝐵) = (𝑤 ·N 𝐴)))
6		enqeceq 7443	. . . . . 6 ⊢ (((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N)) → ([⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q = [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ↔ (𝑣 ·N 𝐷) = (𝑢 ·N 𝐶)))
7		eqcom 2198	. . . . . 6 ⊢ ((𝑣 ·N 𝐷) = (𝑢 ·N 𝐶) ↔ (𝑢 ·N 𝐶) = (𝑣 ·N 𝐷))
8	6, 7	bitrdi 196	. . . . 5 ⊢ (((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N)) → ([⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q = [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ↔ (𝑢 ·N 𝐶) = (𝑣 ·N 𝐷)))
9	5, 8	bi2anan9 606	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (([⟨𝑧, 𝑤⟩] ~Q = [⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q ∧ [⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q = [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ) ↔ ((𝑧 ·N 𝐵) = (𝑤 ·N 𝐴) ∧ (𝑢 ·N 𝐶) = (𝑣 ·N 𝐷))))
10		oveq12 5934	. . . . 5 ⊢ (((𝑧 ·N 𝐵) = (𝑤 ·N 𝐴) ∧ (𝑢 ·N 𝐶) = (𝑣 ·N 𝐷)) → ((𝑧 ·N 𝐵) ·N (𝑢 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝐴) ·N (𝑣 ·N 𝐷)))
11		simplll 533	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝑧 ∈ N)
12		simprlr 538	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝑢 ∈ N)
13		simplrr 536	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝐵 ∈ N)
14		mulcompig 7415	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N) → (𝑥 ·N 𝑦) = (𝑦 ·N 𝑥))
15	14	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) ∧ (𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N)) → (𝑥 ·N 𝑦) = (𝑦 ·N 𝑥))
16		mulasspig 7416	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N ∧ 𝑓 ∈ N) → ((𝑥 ·N 𝑦) ·N 𝑓) = (𝑥 ·N (𝑦 ·N 𝑓)))
17	16	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) ∧ (𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N ∧ 𝑓 ∈ N)) → ((𝑥 ·N 𝑦) ·N 𝑓) = (𝑥 ·N (𝑦 ·N 𝑓)))
18		simprrl 539	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝐶 ∈ N)
19		mulclpi 7412	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N) → (𝑥 ·N 𝑦) ∈ N)
20	19	adantl 277	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) ∧ (𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N)) → (𝑥 ·N 𝑦) ∈ N)
21	11, 12, 13, 15, 17, 18, 20	caov4d 6112	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → ((𝑧 ·N 𝑢) ·N (𝐵 ·N 𝐶)) = ((𝑧 ·N 𝐵) ·N (𝑢 ·N 𝐶)))
22		simpllr 534	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝑤 ∈ N)
23		simprll 537	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝑣 ∈ N)
24		simplrl 535	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝐴 ∈ N)
25		simprrr 540	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → 𝐷 ∈ N)
26	22, 23, 24, 15, 17, 25, 20	caov4d 6112	. . . . . 6 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → ((𝑤 ·N 𝑣) ·N (𝐴 ·N 𝐷)) = ((𝑤 ·N 𝐴) ·N (𝑣 ·N 𝐷)))
27	21, 26	eqeq12d 2211	. . . . 5 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (((𝑧 ·N 𝑢) ·N (𝐵 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝑣) ·N (𝐴 ·N 𝐷)) ↔ ((𝑧 ·N 𝐵) ·N (𝑢 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝐴) ·N (𝑣 ·N 𝐷))))
28	10, 27	imbitrrid 156	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (((𝑧 ·N 𝐵) = (𝑤 ·N 𝐴) ∧ (𝑢 ·N 𝐶) = (𝑣 ·N 𝐷)) → ((𝑧 ·N 𝑢) ·N (𝐵 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝑣) ·N (𝐴 ·N 𝐷))))
29	9, 28	sylbid 150	. . 3 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (([⟨𝑧, 𝑤⟩] ~Q = [⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q ∧ [⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q = [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ) → ((𝑧 ·N 𝑢) ·N (𝐵 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝑣) ·N (𝐴 ·N 𝐷))))
30		ltmpig 7423	. . . . 5 ⊢ ((𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N ∧ 𝑓 ∈ N) → (𝑥 <N 𝑦 ↔ (𝑓 ·N 𝑥) <N (𝑓 ·N 𝑦)))
31	30	adantl 277	. . . 4 ⊢ (((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) ∧ (𝑥 ∈ N ∧ 𝑦 ∈ N ∧ 𝑓 ∈ N)) → (𝑥 <N 𝑦 ↔ (𝑓 ·N 𝑥) <N (𝑓 ·N 𝑦)))
32	20, 11, 12	caovcld 6081	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (𝑧 ·N 𝑢) ∈ N)
33	20, 13, 18	caovcld 6081	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (𝐵 ·N 𝐶) ∈ N)
34	20, 22, 23	caovcld 6081	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (𝑤 ·N 𝑣) ∈ N)
35	20, 24, 25	caovcld 6081	. . . 4 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (𝐴 ·N 𝐷) ∈ N)
36	31, 32, 33, 34, 15, 35	caovord3d 6098	. . 3 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (((𝑧 ·N 𝑢) ·N (𝐵 ·N 𝐶)) = ((𝑤 ·N 𝑣) ·N (𝐴 ·N 𝐷)) → ((𝑧 ·N 𝑢) <N (𝑤 ·N 𝑣) ↔ (𝐴 ·N 𝐷) <N (𝐵 ·N 𝐶))))
37	29, 36	syld 45	. 2 ⊢ ((((𝑧 ∈ N ∧ 𝑤 ∈ N) ∧ (𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N)) ∧ ((𝑣 ∈ N ∧ 𝑢 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N))) → (([⟨𝑧, 𝑤⟩] ~Q = [⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q ∧ [⟨𝑣, 𝑢⟩] ~Q = [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ) → ((𝑧 ·N 𝑢) <N (𝑤 ·N 𝑣) ↔ (𝐴 ·N 𝐷) <N (𝐵 ·N 𝐶))))
38	1, 2, 3, 4, 37	brecop 6693	1 ⊢ (((𝐴 ∈ N ∧ 𝐵 ∈ N) ∧ (𝐶 ∈ N ∧ 𝐷 ∈ N)) → ([⟨𝐴, 𝐵⟩] ~Q <Q [⟨𝐶, 𝐷⟩] ~Q ↔ (𝐴 ·N 𝐷) <N (𝐵 ·N 𝐶)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∧ w3a 980   = wceq 1364   ∈ wcel 2167  ⟨cop 3626   class class class wbr 4034  (class class class)co 5925  [cec 6599  Ncnpi 7356   ·_N cmi 7358   <_N clti 7359   ~_Q ceq 7363  Qcnq 7364   <_Q cltq 7369

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 4149  ax-sep 4152  ax-nul 4160  ax-pow 4208  ax-pr 4243  ax-un 4469  ax-setind 4574  ax-iinf 4625

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-ral 2480  df-rex 2481  df-reu 2482  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 3452  df-pw 3608  df-sn 3629  df-pr 3630  df-op 3632  df-uni 3841  df-int 3876  df-iun 3919  df-br 4035  df-opab 4096  df-mpt 4097  df-tr 4133  df-eprel 4325  df-id 4329  df-iord 4402  df-on 4404  df-suc 4407  df-iom 4628  df-xp 4670  df-rel 4671  df-cnv 4672  df-co 4673  df-dm 4674  df-rn 4675  df-res 4676  df-ima 4677  df-iota 5220  df-fun 5261  df-fn 5262  df-f 5263  df-f1 5264  df-fo 5265  df-f1o 5266  df-fv 5267  df-ov 5928  df-oprab 5929  df-mpo 5930  df-1st 6207  df-2nd 6208  df-recs 6372  df-irdg 6437  df-oadd 6487  df-omul 6488  df-er 6601  df-ec 6603  df-qs 6607  df-ni 7388  df-mi 7390  df-lti 7391  df-enq 7431  df-nqqs 7432  df-ltnqqs 7437

This theorem is referenced by:  nqtri3or  7480  ltdcnq  7481  ltsonq  7482  ltanqg  7484  ltmnqg  7485  1lt2nq  7490  ltexnqq  7492  archnqq  7501  prarloclemarch2  7503  ltnnnq  7507  prarloclemlt  7577