Theorem archiabllem1b 33153

Description: Lemma for archiabl 33159. (Contributed by Thierry Arnoux, 13-Apr-2018.)

Hypotheses

Ref	Expression
archiabllem.b	⊢ 𝐵 = (Base‘𝑊)
archiabllem.0	⊢ 0 = (0g‘𝑊)
archiabllem.e	⊢ ≤ = (le‘𝑊)
archiabllem.t	⊢ < = (lt‘𝑊)
archiabllem.m	⊢ · = (.g‘𝑊)
archiabllem.g	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ oGrp)
archiabllem.a	⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Archi)
archiabllem1.u	⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐵)
archiabllem1.p	⊢ (𝜑 → 0 < 𝑈)
archiabllem1.s	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)

Assertion

Ref	Expression
archiabllem1b	⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))

Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝑦,𝐵   𝑈,𝑛,𝑥   𝑛,𝑊,𝑥,𝑦   𝜑,𝑛,𝑥,𝑦   · ,𝑛,𝑥   0 ,𝑛,𝑥   < ,𝑛,𝑥   𝑥, ≤

Allowed substitution hints:   < (𝑦)   · (𝑦)   𝑈(𝑦)   ≤ (𝑦,𝑛)   0 (𝑦)

Proof of Theorem archiabllem1b

Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		0zd 12548	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 = 0 ) → 0 ∈ ℤ)
2		simpr 484	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 = 0 ) → 𝑦 = 0 )
3		archiabllem1.u	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑈 ∈ 𝐵)
4		archiabllem.b	. . . . . . 7 ⊢ 𝐵 = (Base‘𝑊)
5		archiabllem.0	. . . . . . 7 ⊢ 0 = (0g‘𝑊)
6		archiabllem.m	. . . . . . 7 ⊢ · = (.g‘𝑊)
7	4, 5, 6	mulg0 19013	. . . . . 6 ⊢ (𝑈 ∈ 𝐵 → (0 · 𝑈) = 0 )
8	3, 7	syl 17	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (0 · 𝑈) = 0 )
9	8	ad2antrr 726	. . . 4 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 = 0 ) → (0 · 𝑈) = 0 )
10	2, 9	eqtr4d 2768	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 = 0 ) → 𝑦 = (0 · 𝑈))
11		oveq1 7397	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 0 → (𝑛 · 𝑈) = (0 · 𝑈))
12	11	rspceeqv 3614	. . 3 ⊢ ((0 ∈ ℤ ∧ 𝑦 = (0 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
13	1, 10, 12	syl2anc 584	. 2 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 = 0 ) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
14		simplr 768	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑚 ∈ ℕ)
15	14	nnzd 12563	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑚 ∈ ℤ)
16	15	znegcld 12647	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → -𝑚 ∈ ℤ)
17	3	3ad2ant1 1133	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑈 ∈ 𝐵)
18	17	ad2antrr 726	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑈 ∈ 𝐵)
19		eqid 2730	. . . . . . . 8 ⊢ (invg‘𝑊) = (invg‘𝑊)
20	4, 6, 19	mulgnegnn 19023	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑈 ∈ 𝐵) → (-𝑚 · 𝑈) = ((invg‘𝑊)‘(𝑚 · 𝑈)))
21	14, 18, 20	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → (-𝑚 · 𝑈) = ((invg‘𝑊)‘(𝑚 · 𝑈)))
22		simpr 484	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈))
23	22	fveq2d 6865	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → ((invg‘𝑊)‘((invg‘𝑊)‘𝑦)) = ((invg‘𝑊)‘(𝑚 · 𝑈)))
24		archiabllem.g	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ oGrp)
25	24	3ad2ant1 1133	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑊 ∈ oGrp)
26		ogrpgrp 33024	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ Grp)
27	25, 26	syl 17	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑊 ∈ Grp)
28		simp2 1137	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑦 ∈ 𝐵)
29	4, 19	grpinvinv 18944	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑊)‘((invg‘𝑊)‘𝑦)) = 𝑦)
30	27, 28, 29	syl2anc 584	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → ((invg‘𝑊)‘((invg‘𝑊)‘𝑦)) = 𝑦)
31	30	ad2antrr 726	. . . . . 6 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → ((invg‘𝑊)‘((invg‘𝑊)‘𝑦)) = 𝑦)
32	21, 23, 31	3eqtr2rd 2772	. . . . 5 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → 𝑦 = (-𝑚 · 𝑈))
33		oveq1 7397	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = -𝑚 → (𝑛 · 𝑈) = (-𝑚 · 𝑈))
34	33	rspceeqv 3614	. . . . 5 ⊢ ((-𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑦 = (-𝑚 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
35	16, 32, 34	syl2anc 584	. . . 4 ⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑚 ∈ ℕ) ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈)) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
36		archiabllem.e	. . . . 5 ⊢ ≤ = (le‘𝑊)
37		archiabllem.t	. . . . 5 ⊢ < = (lt‘𝑊)
38		archiabllem.a	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Archi)
39	38	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑊 ∈ Archi)
40		archiabllem1.p	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 0 < 𝑈)
41	40	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 0 < 𝑈)
42		simp1 1136	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝜑)
43		archiabllem1.s	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)
44	42, 43	syl3an1 1163	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)
45	4, 19	grpinvcl 18926	. . . . . 6 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ((invg‘𝑊)‘𝑦) ∈ 𝐵)
46	27, 28, 45	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → ((invg‘𝑊)‘𝑦) ∈ 𝐵)
47	4, 5	grpidcl 18904	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑊 ∈ Grp → 0 ∈ 𝐵)
48	27, 47	syl 17	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 0 ∈ 𝐵)
49		simp3 1138	. . . . . . 7 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 𝑦 < 0 )
50		eqid 2730	. . . . . . . 8 ⊢ (+g‘𝑊) = (+g‘𝑊)
51	4, 37, 50	ogrpaddlt 33038	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ oGrp ∧ (𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 ∈ 𝐵 ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 < 0 ) → (𝑦(+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) < ( 0 (+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)))
52	25, 28, 48, 46, 49, 51	syl131anc 1385	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → (𝑦(+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) < ( 0 (+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)))
53	4, 50, 5, 19	grprinv 18929	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑦(+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) = 0 )
54	27, 28, 53	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → (𝑦(+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) = 0 )
55	4, 50, 5	grplid 18906	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑊 ∈ Grp ∧ ((invg‘𝑊)‘𝑦) ∈ 𝐵) → ( 0 (+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) = ((invg‘𝑊)‘𝑦))
56	27, 46, 55	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → ( 0 (+g‘𝑊)((invg‘𝑊)‘𝑦)) = ((invg‘𝑊)‘𝑦))
57	52, 54, 56	3brtr3d 5141	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → 0 < ((invg‘𝑊)‘𝑦))
58	4, 5, 36, 37, 6, 25, 39, 17, 41, 44, 46, 57	archiabllem1a 33152	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → ∃𝑚 ∈ ℕ ((invg‘𝑊)‘𝑦) = (𝑚 · 𝑈))
59	35, 58	r19.29a 3142	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 𝑦 < 0 ) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
60	59	3expa 1118	. 2 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 𝑦 < 0 ) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
61		nnssz 12558	. . 3 ⊢ ℕ ⊆ ℤ
62	24	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 𝑊 ∈ oGrp)
63	38	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 𝑊 ∈ Archi)
64	3	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 𝑈 ∈ 𝐵)
65	40	3ad2ant1 1133	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 0 < 𝑈)
66		simp1 1136	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 𝜑)
67	66, 43	syl3an1 1163	. . . . 5 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) ∧ 𝑥 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑥) → 𝑈 ≤ 𝑥)
68		simp2 1137	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 𝑦 ∈ 𝐵)
69		simp3 1138	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → 0 < 𝑦)
70	4, 5, 36, 37, 6, 62, 63, 64, 65, 67, 68, 69	archiabllem1a 33152	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 < 𝑦) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
71	70	3expa 1118	. . 3 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 0 < 𝑦) → ∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
72		ssrexv 4019	. . 3 ⊢ (ℕ ⊆ ℤ → (∃𝑛 ∈ ℕ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈)))
73	61, 71, 72	mpsyl 68	. 2 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) ∧ 0 < 𝑦) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))
74		isogrp 33023	. . . . . 6 ⊢ (𝑊 ∈ oGrp ↔ (𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑊 ∈ oMnd))
75	74	simprbi 496	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ oMnd)
76		omndtos 33026	. . . . 5 ⊢ (𝑊 ∈ oMnd → 𝑊 ∈ Toset)
77	24, 75, 76	3syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑊 ∈ Toset)
78	77	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑊 ∈ Toset)
79		simpr 484	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 𝑦 ∈ 𝐵)
80	24, 26, 47	3syl 18	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ∈ 𝐵)
81	80	adantr 480	. . 3 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → 0 ∈ 𝐵)
82	4, 37	tlt3 32903	. . 3 ⊢ ((𝑊 ∈ Toset ∧ 𝑦 ∈ 𝐵 ∧ 0 ∈ 𝐵) → (𝑦 = 0 ∨ 𝑦 < 0 ∨ 0 < 𝑦))
83	78, 79, 81, 82	syl3anc 1373	. 2 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → (𝑦 = 0 ∨ 𝑦 < 0 ∨ 0 < 𝑦))
84	13, 60, 73, 83	mpjao3dan 1434	1 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑦 ∈ 𝐵) → ∃𝑛 ∈ ℤ 𝑦 = (𝑛 · 𝑈))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∨ w3o 1085   ∧ w3a 1086   = wceq 1540   ∈ wcel 2109  ∃wrex 3054   ⊆ wss 3917   class class class wbr 5110  ‘cfv 6514  (class class class)co 7390  0cc0 11075  -cneg 11413  ℕcn 12193  ℤcz 12536  Basecbs 17186  +_gcplusg 17227  lecple 17234  0_gc0g 17409  ltcplt 18276  Tosetctos 18382  Grpcgrp 18872  inv_gcminusg 18873  ._gcmg 19006  oMndcomnd 33018  oGrpcogrp 33019  Archicarchi 33138

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2702  ax-sep 5254  ax-nul 5264  ax-pow 5323  ax-pr 5390  ax-un 7714  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2709  df-cleq 2722  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2927  df-nel 3031  df-ral 3046  df-rex 3055  df-rmo 3356  df-reu 3357  df-rab 3409  df-v 3452  df-sbc 3757  df-csb 3866  df-dif 3920  df-un 3922  df-in 3924  df-ss 3934  df-pss 3937  df-nul 4300  df-if 4492  df-pw 4568  df-sn 4593  df-pr 4595  df-op 4599  df-uni 4875  df-iun 4960  df-br 5111  df-opab 5173  df-mpt 5192  df-tr 5218  df-id 5536  df-eprel 5541  df-po 5549  df-so 5550  df-fr 5594  df-we 5596  df-xp 5647  df-rel 5648  df-cnv 5649  df-co 5650  df-dm 5651  df-rn 5652  df-res 5653  df-ima 5654  df-pred 6277  df-ord 6338  df-on 6339  df-lim 6340  df-suc 6341  df-iota 6467  df-fun 6516  df-fn 6517  df-f 6518  df-f1 6519  df-fo 6520  df-f1o 6521  df-fv 6522  df-riota 7347  df-ov 7393  df-oprab 7394  df-mpo 7395  df-om 7846  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-frecs 8263  df-wrecs 8294  df-recs 8343  df-rdg 8381  df-er 8674  df-en 8922  df-dom 8923  df-sdom 8924  df-pnf 11217  df-mnf 11218  df-xr 11219  df-ltxr 11220  df-le 11221  df-sub 11414  df-neg 11415  df-nn 12194  df-n0 12450  df-z 12537  df-uz 12801  df-fz 13476  df-seq 13974  df-0g 17411  df-proset 18262  df-poset 18281  df-plt 18296  df-toset 18383  df-mgm 18574  df-sgrp 18653  df-mnd 18669  df-grp 18875  df-minusg 18876  df-sbg 18877  df-mulg 19007  df-omnd 33020  df-ogrp 33021  df-inftm 33139  df-archi 33140

This theorem is referenced by:  archiabllem1  33154