MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  divalg Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem divalg 16346
Description: The division algorithm (theorem). Dividing an integer ๐‘ by a nonzero integer ๐ท produces a (unique) quotient ๐‘ž and a unique remainder 0 โ‰ค ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท). Theorem 1.14 in [ApostolNT] p. 19. The proof does not use / or โŒŠ or mod. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.)
Assertion
Ref Expression
divalg ((๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0) โ†’ โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)))
Distinct variable groups:   ๐ท,๐‘ž,๐‘Ÿ   ๐‘,๐‘ž,๐‘Ÿ

Proof of Theorem divalg
StepHypRef Expression
1 eqeq1 2737 . . . . . 6 (๐‘ = if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โ†’ (๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ) โ†” if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)))
213anbi3d 1443 . . . . 5 (๐‘ = if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โ†’ ((0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ))))
32rexbidv 3179 . . . 4 (๐‘ = if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โ†’ (โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ))))
43reubidv 3395 . . 3 (๐‘ = if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โ†’ (โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ))))
5 fveq2 6892 . . . . . . 7 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (absโ€˜๐ท) = (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)))
65breq2d 5161 . . . . . 6 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โ†” ๐‘Ÿ < (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1))))
7 oveq2 7417 . . . . . . . 8 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (๐‘ž ยท ๐ท) = (๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)))
87oveq1d 7424 . . . . . . 7 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ))
98eqeq2d 2744 . . . . . 6 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ) โ†” if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ)))
106, 93anbi23d 1440 . . . . 5 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ ((0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ))))
1110rexbidv 3179 . . . 4 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ))))
1211reubidv 3395 . . 3 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)) โ†” โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ))))
13 1z 12592 . . . . 5 1 โˆˆ โ„ค
1413elimel 4598 . . . 4 if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โˆˆ โ„ค
15 simpl 484 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„ค)
16 eleq1 2822 . . . . 5 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (๐ท โˆˆ โ„ค โ†” if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โˆˆ โ„ค))
17 eleq1 2822 . . . . 5 (1 = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (1 โˆˆ โ„ค โ†” if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โˆˆ โ„ค))
1815, 16, 17, 13elimdhyp 4599 . . . 4 if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โˆˆ โ„ค
19 simpr 486 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0) โ†’ ๐ท โ‰  0)
20 neeq1 3004 . . . . 5 (๐ท = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (๐ท โ‰  0 โ†” if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ‰  0))
21 neeq1 3004 . . . . 5 (1 = if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ†’ (1 โ‰  0 โ†” if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ‰  0))
22 ax-1ne0 11179 . . . . 5 1 โ‰  0
2319, 20, 21, 22elimdhyp 4599 . . . 4 if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โ‰  0
24 eqid 2733 . . . 4 {๐‘Ÿ โˆˆ โ„•0 โˆฃ if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โˆฅ (if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โˆ’ ๐‘Ÿ)} = {๐‘Ÿ โˆˆ โ„•0 โˆฃ if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1) โˆฅ (if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) โˆ’ ๐‘Ÿ)}
2514, 18, 23, 24divalglem10 16345 . . 3 โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) โˆง if(๐‘ โˆˆ โ„ค, ๐‘, 1) = ((๐‘ž ยท if((๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0), ๐ท, 1)) + ๐‘Ÿ))
264, 12, 25dedth2h 4588 . 2 ((๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง (๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0)) โ†’ โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)))
27263impb 1116 1 ((๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โˆˆ โ„ค โˆง ๐ท โ‰  0) โ†’ โˆƒ!๐‘Ÿ โˆˆ โ„ค โˆƒ๐‘ž โˆˆ โ„ค (0 โ‰ค ๐‘Ÿ โˆง ๐‘Ÿ < (absโ€˜๐ท) โˆง ๐‘ = ((๐‘ž ยท ๐ท) + ๐‘Ÿ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 397   โˆง w3a 1088   = wceq 1542   โˆˆ wcel 2107   โ‰  wne 2941  โˆƒwrex 3071  โˆƒ!wreu 3375  {crab 3433  ifcif 4529   class class class wbr 5149  โ€˜cfv 6544  (class class class)co 7409  0cc0 11110  1c1 11111   + caddc 11113   ยท cmul 11115   < clt 11248   โ‰ค cle 11249   โˆ’ cmin 11444  โ„•0cn0 12472  โ„คcz 12558  abscabs 15181   โˆฅ cdvds 16197
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-1st 7975  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-sup 9437  df-inf 9438  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-fz 13485  df-seq 13967  df-exp 14028  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-dvds 16198
This theorem is referenced by:  divalg2  16348
  Copyright terms: Public domain W3C validator