Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  archirng Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem archirng 32024
Description: Property of Archimedean ordered groups, framing positive 𝑌 between multiples of 𝑋. (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Apr-2018.)
Hypotheses
Ref Expression
archirng.b 𝐵 = (Base‘𝑊)
archirng.0 0 = (0g𝑊)
archirng.i < = (lt‘𝑊)
archirng.l = (le‘𝑊)
archirng.x · = (.g𝑊)
archirng.1 (𝜑𝑊 ∈ oGrp)
archirng.2 (𝜑𝑊 ∈ Archi)
archirng.3 (𝜑𝑋𝐵)
archirng.4 (𝜑𝑌𝐵)
archirng.5 (𝜑0 < 𝑋)
archirng.6 (𝜑0 < 𝑌)
Assertion
Ref Expression
archirng (𝜑 → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑛 · 𝑋) < 𝑌𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)))
Distinct variable groups:   𝑛,𝑋   𝑛,𝑌   𝜑,𝑛   0 ,𝑛   ,𝑛   < ,𝑛   · ,𝑛
Allowed substitution hints:   𝐵(𝑛)   𝑊(𝑛)

Proof of Theorem archirng
Dummy variables 𝑥 𝑚 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 oveq1 7364 . . . 4 (𝑚 = 0 → (𝑚 · 𝑋) = (0 · 𝑋))
21breq2d 5117 . . 3 (𝑚 = 0 → (𝑌 (𝑚 · 𝑋) ↔ 𝑌 (0 · 𝑋)))
3 oveq1 7364 . . . 4 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚 · 𝑋) = (𝑛 · 𝑋))
43breq2d 5117 . . 3 (𝑚 = 𝑛 → (𝑌 (𝑚 · 𝑋) ↔ 𝑌 (𝑛 · 𝑋)))
5 oveq1 7364 . . . 4 (𝑚 = (𝑛 + 1) → (𝑚 · 𝑋) = ((𝑛 + 1) · 𝑋))
65breq2d 5117 . . 3 (𝑚 = (𝑛 + 1) → (𝑌 (𝑚 · 𝑋) ↔ 𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)))
7 archirng.6 . . . . 5 (𝜑0 < 𝑌)
8 archirng.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ oGrp)
9 isogrp 31910 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ oGrp ↔ (𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑊 ∈ oMnd))
109simprbi 497 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ oMnd)
11 omndtos 31913 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ oMnd → 𝑊 ∈ Toset)
128, 10, 113syl 18 . . . . . 6 (𝜑𝑊 ∈ Toset)
13 ogrpgrp 31911 . . . . . . . 8 (𝑊 ∈ oGrp → 𝑊 ∈ Grp)
148, 13syl 17 . . . . . . 7 (𝜑𝑊 ∈ Grp)
15 archirng.b . . . . . . . 8 𝐵 = (Base‘𝑊)
16 archirng.0 . . . . . . . 8 0 = (0g𝑊)
1715, 16grpidcl 18778 . . . . . . 7 (𝑊 ∈ Grp → 0𝐵)
1814, 17syl 17 . . . . . 6 (𝜑0𝐵)
19 archirng.4 . . . . . 6 (𝜑𝑌𝐵)
20 archirng.l . . . . . . 7 = (le‘𝑊)
21 archirng.i . . . . . . 7 < = (lt‘𝑊)
2215, 20, 21tltnle 18311 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ Toset ∧ 0𝐵𝑌𝐵) → ( 0 < 𝑌 ↔ ¬ 𝑌 0 ))
2312, 18, 19, 22syl3anc 1371 . . . . 5 (𝜑 → ( 0 < 𝑌 ↔ ¬ 𝑌 0 ))
247, 23mpbid 231 . . . 4 (𝜑 → ¬ 𝑌 0 )
25 archirng.3 . . . . . 6 (𝜑𝑋𝐵)
26 archirng.x . . . . . . 7 · = (.g𝑊)
2715, 16, 26mulg0 18879 . . . . . 6 (𝑋𝐵 → (0 · 𝑋) = 0 )
2825, 27syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (0 · 𝑋) = 0 )
2928breq2d 5117 . . . 4 (𝜑 → (𝑌 (0 · 𝑋) ↔ 𝑌 0 ))
3024, 29mtbird 324 . . 3 (𝜑 → ¬ 𝑌 (0 · 𝑋))
3125, 19jca 512 . . . 4 (𝜑 → (𝑋𝐵𝑌𝐵))
32 omndmnd 31912 . . . . . 6 (𝑊 ∈ oMnd → 𝑊 ∈ Mnd)
338, 10, 323syl 18 . . . . 5 (𝜑𝑊 ∈ Mnd)
34 archirng.2 . . . . 5 (𝜑𝑊 ∈ Archi)
3515, 16, 26, 20, 21isarchi2 32021 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ Toset ∧ 𝑊 ∈ Mnd) → (𝑊 ∈ Archi ↔ ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ( 0 < 𝑥 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥))))
3635biimpa 477 . . . . 5 (((𝑊 ∈ Toset ∧ 𝑊 ∈ Mnd) ∧ 𝑊 ∈ Archi) → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ( 0 < 𝑥 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥)))
3712, 33, 34, 36syl21anc 836 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ( 0 < 𝑥 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥)))
38 archirng.5 . . . 4 (𝜑0 < 𝑋)
39 breq2 5109 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → ( 0 < 𝑥0 < 𝑋))
40 oveq2 7365 . . . . . . . 8 (𝑥 = 𝑋 → (𝑚 · 𝑥) = (𝑚 · 𝑋))
4140breq2d 5117 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑋 → (𝑦 (𝑚 · 𝑥) ↔ 𝑦 (𝑚 · 𝑋)))
4241rexbidv 3175 . . . . . 6 (𝑥 = 𝑋 → (∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥) ↔ ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑋)))
4339, 42imbi12d 344 . . . . 5 (𝑥 = 𝑋 → (( 0 < 𝑥 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥)) ↔ ( 0 < 𝑋 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑋))))
44 breq1 5108 . . . . . . 7 (𝑦 = 𝑌 → (𝑦 (𝑚 · 𝑋) ↔ 𝑌 (𝑚 · 𝑋)))
4544rexbidv 3175 . . . . . 6 (𝑦 = 𝑌 → (∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑋) ↔ ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑌 (𝑚 · 𝑋)))
4645imbi2d 340 . . . . 5 (𝑦 = 𝑌 → (( 0 < 𝑋 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑋)) ↔ ( 0 < 𝑋 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑌 (𝑚 · 𝑋))))
4743, 46rspc2v 3590 . . . 4 ((𝑋𝐵𝑌𝐵) → (∀𝑥𝐵𝑦𝐵 ( 0 < 𝑥 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑦 (𝑚 · 𝑥)) → ( 0 < 𝑋 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑌 (𝑚 · 𝑋))))
4831, 37, 38, 47syl3c 66 . . 3 (𝜑 → ∃𝑚 ∈ ℕ 𝑌 (𝑚 · 𝑋))
492, 4, 6, 30, 48nn0min 31716 . 2 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ ℕ0𝑌 (𝑛 · 𝑋) ∧ 𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)))
5012adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑊 ∈ Toset)
5114adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑊 ∈ Grp)
52 simpr 485 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℕ0)
5352nn0zd 12525 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑛 ∈ ℤ)
5425adantr 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑋𝐵)
5515, 26mulgcl 18893 . . . . . 6 ((𝑊 ∈ Grp ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑋𝐵) → (𝑛 · 𝑋) ∈ 𝐵)
5651, 53, 54, 55syl3anc 1371 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (𝑛 · 𝑋) ∈ 𝐵)
5719adantr 481 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → 𝑌𝐵)
5815, 20, 21tltnle 18311 . . . . 5 ((𝑊 ∈ Toset ∧ (𝑛 · 𝑋) ∈ 𝐵𝑌𝐵) → ((𝑛 · 𝑋) < 𝑌 ↔ ¬ 𝑌 (𝑛 · 𝑋)))
5950, 56, 57, 58syl3anc 1371 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → ((𝑛 · 𝑋) < 𝑌 ↔ ¬ 𝑌 (𝑛 · 𝑋)))
6059anbi1d 630 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ ℕ0) → (((𝑛 · 𝑋) < 𝑌𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)) ↔ (¬ 𝑌 (𝑛 · 𝑋) ∧ 𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋))))
6160rexbidva 3173 . 2 (𝜑 → (∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑛 · 𝑋) < 𝑌𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)) ↔ ∃𝑛 ∈ ℕ0𝑌 (𝑛 · 𝑋) ∧ 𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋))))
6249, 61mpbird 256 1 (𝜑 → ∃𝑛 ∈ ℕ0 ((𝑛 · 𝑋) < 𝑌𝑌 ((𝑛 + 1) · 𝑋)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1541  wcel 2106  wral 3064  wrex 3073   class class class wbr 5105  cfv 6496  (class class class)co 7357  0cc0 11051  1c1 11052   + caddc 11054  cn 12153  0cn0 12413  cz 12499  Basecbs 17083  lecple 17140  0gc0g 17321  ltcplt 18197  Tosetctos 18305  Mndcmnd 18556  Grpcgrp 18748  .gcmg 18872  oMndcomnd 31905  oGrpcogrp 31906  Archicarchi 32013
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-nn 12154  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-fz 13425  df-seq 13907  df-0g 17323  df-proset 18184  df-poset 18202  df-plt 18219  df-toset 18306  df-mgm 18497  df-sgrp 18546  df-mnd 18557  df-grp 18751  df-minusg 18752  df-mulg 18873  df-omnd 31907  df-ogrp 31908  df-inftm 32014  df-archi 32015
This theorem is referenced by:  archirngz  32025  archiabllem1a  32027
  Copyright terms: Public domain W3C validator