Theorem pceulem 13017

Description: Lemma for pceu 13018. (Contributed by Mario Carneiro, 23-Feb-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
pcval.1	⊢ 𝑆 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑥}, ℝ, < )
pcval.2	⊢ 𝑇 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑦}, ℝ, < )
pceu.3	⊢ 𝑈 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑠}, ℝ, < )
pceu.4	⊢ 𝑉 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑡}, ℝ, < )
pceu.5	⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
pceu.6	⊢ (𝜑 → 𝑁 ≠ 0)
pceu.7	⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℕ))
pceu.8	⊢ (𝜑 → 𝑁 = (𝑥 / 𝑦))
pceu.9	⊢ (𝜑 → (𝑠 ∈ ℤ ∧ 𝑡 ∈ ℕ))
pceu.10	⊢ (𝜑 → 𝑁 = (𝑠 / 𝑡))

Assertion

Ref	Expression
pceulem	⊢ (𝜑 → (𝑆 − 𝑇) = (𝑈 − 𝑉))

Distinct variable groups:   𝑛,𝑠,𝑡,𝑥,𝑦,𝑁   𝑃,𝑛,𝑠,𝑡,𝑥,𝑦   𝑆,𝑠,𝑡   𝑇,𝑠,𝑡

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑡,𝑛,𝑠)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑛)   𝑇(𝑥,𝑦,𝑛)   𝑈(𝑥,𝑦,𝑡,𝑛,𝑠)   𝑉(𝑥,𝑦,𝑡,𝑛,𝑠)

Proof of Theorem pceulem

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		pceu.7	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℕ))
2	1	simprd 114	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑦 ∈ ℕ)
3	2	nncnd 9268	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑦 ∈ ℂ)
4		pceu.9	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝑠 ∈ ℤ ∧ 𝑡 ∈ ℕ))
5	4	simpld 112	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑠 ∈ ℤ)
6	5	zcnd 9719	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑠 ∈ ℂ)
7	3, 6	mulcomd 8311	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑦 · 𝑠) = (𝑠 · 𝑦))
8		pceu.10	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 = (𝑠 / 𝑡))
9		pceu.8	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 = (𝑥 / 𝑦))
10	8, 9	eqtr3d 2269	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝑠 / 𝑡) = (𝑥 / 𝑦))
11	4	simprd 114	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑡 ∈ ℕ)
12	11	nncnd 9268	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑡 ∈ ℂ)
13	1	simpld 112	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ ℤ)
14	13	zcnd 9719	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ∈ ℂ)
15	11	nnap0d 9300	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑡 # 0)
16	2	nnap0d 9300	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑦 # 0)
17	6, 12, 14, 3, 15, 16	divmuleqapd 9124	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝑠 / 𝑡) = (𝑥 / 𝑦) ↔ (𝑠 · 𝑦) = (𝑥 · 𝑡)))
18	10, 17	mpbid 147	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑠 · 𝑦) = (𝑥 · 𝑡))
19	7, 18	eqtrd 2267	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑦 · 𝑠) = (𝑥 · 𝑡))
20	19	breq2d 4126	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑃↑𝑧) ∥ (𝑦 · 𝑠) ↔ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑥 · 𝑡)))
21	20	rabbidv 2804	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → {𝑧 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑦 · 𝑠)} = {𝑧 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑥 · 𝑡)})
22		oveq2 6066	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 = 𝑧 → (𝑃↑𝑛) = (𝑃↑𝑧))
23	22	breq1d 4124	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑧 → ((𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠) ↔ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑦 · 𝑠)))
24	23	cbvrabv 2814	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)} = {𝑧 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑦 · 𝑠)}
25	22	breq1d 4124	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = 𝑧 → ((𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡) ↔ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑥 · 𝑡)))
26	25	cbvrabv 2814	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)} = {𝑧 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑧) ∥ (𝑥 · 𝑡)}
27	21, 24, 26	3eqtr4g 2292	. . . 4 ⊢ (𝜑 → {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)} = {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)})
28	27	supeq1d 7291	. . 3 ⊢ (𝜑 → sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)}, ℝ, < ) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)}, ℝ, < ))
29		pceu.5	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ)
30	2	nnzd 9717	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑦 ∈ ℤ)
31	2	nnne0d 9299	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑦 ≠ 0)
32		pceu.6	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≠ 0)
33	12, 15	div0apd 9078	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (0 / 𝑡) = 0)
34		oveq1 6065	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑠 = 0 → (𝑠 / 𝑡) = (0 / 𝑡))
35	34	eqeq1d 2243	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑠 = 0 → ((𝑠 / 𝑡) = 0 ↔ (0 / 𝑡) = 0))
36	33, 35	syl5ibrcom 157	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑠 = 0 → (𝑠 / 𝑡) = 0))
37	8	eqeq1d 2243	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑁 = 0 ↔ (𝑠 / 𝑡) = 0))
38	36, 37	sylibrd 169	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑠 = 0 → 𝑁 = 0))
39	38	necon3d 2458	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ≠ 0 → 𝑠 ≠ 0))
40	32, 39	mpd 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑠 ≠ 0)
41		pcval.2	. . . . 5 ⊢ 𝑇 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑦}, ℝ, < )
42		pceu.3	. . . . 5 ⊢ 𝑈 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑠}, ℝ, < )
43		eqid 2234	. . . . 5 ⊢ sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)}, ℝ, < ) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)}, ℝ, < )
44	41, 42, 43	pcpremul 13016	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0) ∧ (𝑠 ∈ ℤ ∧ 𝑠 ≠ 0)) → (𝑇 + 𝑈) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)}, ℝ, < ))
45	29, 30, 31, 5, 40, 44	syl122anc 1283	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑇 + 𝑈) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑦 · 𝑠)}, ℝ, < ))
46	3, 16	div0apd 9078	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (0 / 𝑦) = 0)
47		oveq1 6065	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 = 0 → (𝑥 / 𝑦) = (0 / 𝑦))
48	47	eqeq1d 2243	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑥 = 0 → ((𝑥 / 𝑦) = 0 ↔ (0 / 𝑦) = 0))
49	46, 48	syl5ibrcom 157	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑥 = 0 → (𝑥 / 𝑦) = 0))
50	9	eqeq1d 2243	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑁 = 0 ↔ (𝑥 / 𝑦) = 0))
51	49, 50	sylibrd 169	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑥 = 0 → 𝑁 = 0))
52	51	necon3d 2458	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁 ≠ 0 → 𝑥 ≠ 0))
53	32, 52	mpd 13	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑥 ≠ 0)
54	11	nnzd 9717	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑡 ∈ ℤ)
55	11	nnne0d 9299	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑡 ≠ 0)
56		pcval.1	. . . . 5 ⊢ 𝑆 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑥}, ℝ, < )
57		pceu.4	. . . . 5 ⊢ 𝑉 = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑡}, ℝ, < )
58		eqid 2234	. . . . 5 ⊢ sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)}, ℝ, < ) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)}, ℝ, < )
59	56, 57, 58	pcpremul 13016	. . . 4 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0) ∧ (𝑡 ∈ ℤ ∧ 𝑡 ≠ 0)) → (𝑆 + 𝑉) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)}, ℝ, < ))
60	29, 13, 53, 54, 55, 59	syl122anc 1283	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑆 + 𝑉) = sup({𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ (𝑥 · 𝑡)}, ℝ, < ))
61	28, 45, 60	3eqtr4d 2277	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑇 + 𝑈) = (𝑆 + 𝑉))
62		prmuz2 12853	. . . . . 6 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
63	29, 62	syl 14	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ (ℤ≥‘2))
64		eqid 2234	. . . . . . 7 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑦} = {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑦}
65	64, 41	pcprecl 13012	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0)) → (𝑇 ∈ ℕ0 ∧ (𝑃↑𝑇) ∥ 𝑦))
66	65	simpld 112	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ≠ 0)) → 𝑇 ∈ ℕ0)
67	63, 30, 31, 66	syl12anc 1272	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℕ0)
68	67	nn0cnd 9572	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑇 ∈ ℂ)
69		eqid 2234	. . . . . . 7 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑠} = {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑠}
70	69, 42	pcprecl 13012	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑠 ∈ ℤ ∧ 𝑠 ≠ 0)) → (𝑈 ∈ ℕ0 ∧ (𝑃↑𝑈) ∥ 𝑠))
71	70	simpld 112	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑠 ∈ ℤ ∧ 𝑠 ≠ 0)) → 𝑈 ∈ ℕ0)
72	63, 5, 40, 71	syl12anc 1272	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℕ0)
73	72	nn0cnd 9572	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ ℂ)
74		eqid 2234	. . . . . . 7 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑥} = {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑥}
75	74, 56	pcprecl 13012	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0)) → (𝑆 ∈ ℕ0 ∧ (𝑃↑𝑆) ∥ 𝑥))
76	75	simpld 112	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0)) → 𝑆 ∈ ℕ0)
77	63, 13, 53, 76	syl12anc 1272	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℕ0)
78	77	nn0cnd 9572	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ)
79		eqid 2234	. . . . . . 7 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑡} = {𝑛 ∈ ℕ0 ∣ (𝑃↑𝑛) ∥ 𝑡}
80	79, 57	pcprecl 13012	. . . . . 6 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑡 ∈ ℤ ∧ 𝑡 ≠ 0)) → (𝑉 ∈ ℕ0 ∧ (𝑃↑𝑉) ∥ 𝑡))
81	80	simpld 112	. . . . 5 ⊢ ((𝑃 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ (𝑡 ∈ ℤ ∧ 𝑡 ≠ 0)) → 𝑉 ∈ ℕ0)
82	63, 54, 55, 81	syl12anc 1272	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ ℕ0)
83	82	nn0cnd 9572	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑉 ∈ ℂ)
84	68, 73, 78, 83	addsubeq4d 8651	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑇 + 𝑈) = (𝑆 + 𝑉) ↔ (𝑆 − 𝑇) = (𝑈 − 𝑉)))
85	61, 84	mpbid 147	1 ⊢ (𝜑 → (𝑆 − 𝑇) = (𝑈 − 𝑉))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 104   = wceq 1398   ∈ wcel 2205   ≠ wne 2414  {crab 2526   class class class wbr 4114  ‘cfv 5357  (class class class)co 6058  supcsup 7286  ℝcr 8142  0cc0 8143   + caddc 8146   · cmul 8148   < clt 8324   − cmin 8460   / cdiv 8963  ℕcn 9254  2c2 9305  ℕ₀cn0 9513  ℤcz 9594  ℤ_≥cuz 9871  ↑cexp 10924   ∥ cdvds 12498  ℙcprime 12829

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 2207  ax-14 2208  ax-ext 2216  ax-coll 4230  ax-sep 4233  ax-nul 4241  ax-pow 4292  ax-pr 4327  ax-un 4559  ax-setind 4664  ax-iinf 4715  ax-cnex 8234  ax-resscn 8235  ax-1cn 8236  ax-1re 8237  ax-icn 8238  ax-addcl 8239  ax-addrcl 8240  ax-mulcl 8241  ax-mulrcl 8242  ax-addcom 8243  ax-mulcom 8244  ax-addass 8245  ax-mulass 8246  ax-distr 8247  ax-i2m1 8248  ax-0lt1 8249  ax-1rid 8250  ax-0id 8251  ax-rnegex 8252  ax-precex 8253  ax-cnre 8254  ax-pre-ltirr 8255  ax-pre-ltwlin 8256  ax-pre-lttrn 8257  ax-pre-apti 8258  ax-pre-ltadd 8259  ax-pre-mulgt0 8260  ax-pre-mulext 8261  ax-arch 8262  ax-caucvg 8263

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 1812  df-eu 2085  df-mo 2086  df-clab 2221  df-cleq 2227  df-clel 2230  df-nfc 2375  df-ne 2415  df-nel 2510  df-ral 2527  df-rex 2528  df-reu 2529  df-rmo 2530  df-rab 2531  df-v 2817  df-sbc 3046  df-csb 3142  df-dif 3216  df-un 3218  df-in 3220  df-ss 3227  df-nul 3513  df-if 3625  df-pw 3676  df-sn 3700  df-pr 3701  df-op 3703  df-uni 3920  df-int 3955  df-iun 3998  df-br 4115  df-opab 4177  df-mpt 4178  df-tr 4214  df-id 4419  df-po 4422  df-iso 4423  df-iord 4492  df-on 4494  df-ilim 4495  df-suc 4497  df-iom 4718  df-xp 4760  df-rel 4761  df-cnv 4762  df-co 4763  df-dm 4764  df-rn 4765  df-res 4766  df-ima 4767  df-iota 5317  df-fun 5359  df-fn 5360  df-f 5361  df-f1 5362  df-fo 5363  df-f1o 5364  df-fv 5365  df-isom 5366  df-riota 6011  df-ov 6061  df-oprab 6062  df-mpo 6063  df-1st 6347  df-2nd 6348  df-recs 6549  df-frec 6635  df-1o 6660  df-2o 6661  df-er 6780  df-en 6989  df-sup 7288  df-inf 7289  df-pnf 8326  df-mnf 8327  df-xr 8328  df-ltxr 8329  df-le 8330  df-sub 8462  df-neg 8463  df-reap 8866  df-ap 8873  df-div 8964  df-inn 9255  df-2 9313  df-3 9314  df-4 9315  df-n0 9514  df-z 9595  df-uz 9872  df-q 9970  df-rp 10005  df-fz 10362  df-fzo 10499  df-fl 10654  df-mod 10709  df-seqfrec 10834  df-exp 10925  df-cj 11552  df-re 11553  df-im 11554  df-rsqrt 11708  df-abs 11709  df-dvds 12499  df-gcd 12675  df-prm 12830

This theorem is referenced by:  pceu  13018