MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  divalglem9 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem divalglem9 16597
Description: Lemma for divalg 16599. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.) (Revised by AV, 2-Oct-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
divalglem8.1 𝑁 ∈ ℤ
divalglem8.2 𝐷 ∈ ℤ
divalglem8.3 𝐷 ≠ 0
divalglem8.4 𝑆 = {𝑟 ∈ ℕ0 ∣ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟)}
divalglem9.5 𝑅 = inf(𝑆, ℝ, < )
Assertion
Ref Expression
divalglem9 ∃!𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
Distinct variable groups:   𝐷,𝑟,𝑥   𝑁,𝑟,𝑥   𝑥,𝑆   𝑥,𝑅
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑟)   𝑆(𝑟)

Proof of Theorem divalglem9
Dummy variables 𝑘 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 divalglem9.5 . . . 4 𝑅 = inf(𝑆, ℝ, < )
2 divalglem8.1 . . . . 5 𝑁 ∈ ℤ
3 divalglem8.2 . . . . 5 𝐷 ∈ ℤ
4 divalglem8.3 . . . . 5 𝐷 ≠ 0
5 divalglem8.4 . . . . 5 𝑆 = {𝑟 ∈ ℕ0 ∣ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟)}
62, 3, 4, 5divalglem2 16591 . . . 4 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆
71, 6eqeltri 2860 . . 3 𝑅 ∈ 𝑆
82, 3, 4, 5, 1divalglem5 16593 . . . 4 (0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 < (abs‘𝐷))
98simpri 491 . . 3 𝑅 < (abs‘𝐷)
10 breq1 5109 . . . 4 (𝑥 = 𝑅 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑅 < (abs‘𝐷)))
1110rspcev 3580 . . 3 ((𝑅 ∈ 𝑆 ∧ 𝑅 < (abs‘𝐷)) → ∃𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷))
127, 9, 11mp2an 705 . 2 ∃𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
13 oveq2 7448 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑥 → (𝑁 − 𝑟) = (𝑁 − 𝑥))
1413breq2d 5118 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑥 → (𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥)))
1514, 5elrab2 3652 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ 𝑆 ↔ (𝑥 ∈ ℕ0 ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥)))
1615simplbi 502 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ ℕ0)
1716nn0zd 12742 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ ℤ)
18 oveq2 7448 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑦 → (𝑁 − 𝑟) = (𝑁 − 𝑦))
1918breq2d 5118 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑦 → (𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)))
2019, 5elrab2 3652 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ 𝑆 ↔ (𝑦 ∈ ℕ0 ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)))
2120simplbi 502 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ ℕ0)
2221nn0zd 12742 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ ℤ)
23 zsubcl 12762 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ)
242, 23mpan 703 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ)
25 zsubcl 12762 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ)
262, 25mpan 703 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ)
2724, 26anim12i 625 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ))
2817, 22, 27syl2an 608 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ))
2915simprbi 503 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ 𝑆 → 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥))
3020simprbi 503 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦))
3129, 30anim12i 625 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)))
32 dvds2sub 16487 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ) → ((𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)) → 𝐷 ∥ ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦))))
333, 32mp3an1 1478 . . . . . . . . . 10 (((𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ) → ((𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)) → 𝐷 ∥ ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦))))
3428, 31, 33sylc 66 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐷 ∥ ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)))
35 zcn 12722 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℂ)
36 zcn 12722 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℂ)
372zrei 12723 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑁 ∈ ℝ
3837recni 11347 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑁 ∈ ℂ
3938subidi 11653 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 − 𝑁) = 0
4039oveq1i 7450 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = (0 − (𝑥 − 𝑦))
41 0cn 11322 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℂ
42 subsub2 11610 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
4341, 42mp3an1 1478 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
4440, 43eqtrid 2810 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
45 sub4 11627 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)))
4638, 38, 45mpanl12 715 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)))
47 subcl 11580 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℂ)
4847ancoms 464 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℂ)
4948addlidd 11535 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 + (𝑦 − 𝑥)) = (𝑦 − 𝑥))
5044, 46, 493eqtr3d 2806 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)) = (𝑦 − 𝑥))
5135, 36, 50syl2an 608 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)) = (𝑦 − 𝑥))
5217, 22, 51syl2an 608 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)) = (𝑦 − 𝑥))
5352breq2d 5118 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐷 ∥ ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦)) ↔ 𝐷 ∥ (𝑦 − 𝑥)))
5434, 53mpbid 235 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → 𝐷 ∥ (𝑦 − 𝑥))
55 zsubcl 12762 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ)
5655ancoms 464 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ)
57 absdvdsb 16470 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ) → (𝐷 ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥)))
583, 56, 57sylancr 599 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝐷 ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥)))
5917, 22, 58syl2an 608 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (𝐷 ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥)))
6054, 59mpbid 235 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → (abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥))
61 nnabscl 15519 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → (abs‘𝐷) ∈ ℕ)
623, 4, 61mp2an 705 . . . . . . . . . 10 (abs‘𝐷) ∈ ℕ
6362nnzi 12744 . . . . . . . . 9 (abs‘𝐷) ∈ ℤ
64 divides 16450 . . . . . . . . 9 (((abs‘𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥)))
6563, 56, 64sylancr 599 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥)))
6617, 22, 65syl2an 608 . . . . . . 7 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦 − 𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥)))
6760, 66mpbid 235 . . . . . 6 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥))
6867adantr 486 . . . . 5 (((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥))
692, 3, 4, 5divalglem8 16596 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥) → 𝑥 = 𝑦)))
7069rexlimdv 3165 . . . . 5 (((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → (∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥) → 𝑥 = 𝑦))
7168, 70mpd 16 . . . 4 (((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → 𝑥 = 𝑦)
7271ex 418 . . 3 ((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦))
7372rgen2 3206 . 2 ∀𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦)
74 breq1 5109 . . 3 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑦 < (abs‘𝐷)))
7574reu4 3692 . 2 (∃!𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ (∃𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ ∀𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦)))
7612, 73, 75mpbir2an 724 1 ∃!𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   = wceq 1570   ∈ wcel 2147   ≠ wne 2959  ∀wral 3080  ∃wrex 3090  ∃!wreu 3367  {crab 3416   class class class wbr 5106  ‘cfv 6555  (class class class)co 7440  infcinf 9457  ℂcc 11222  ℝcr 11223  0cc0 11224   + caddc 11227   · cmul 11229   < clt 11367   ≤ cle 11368   − cmin 11565  ℕcn 12359  ℕ0cn0 12630  ℤcz 12717  abscabs 15427   ∥ cdvds 16448
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1945  ax-6 2002  ax-7 2043  ax-8 2149  ax-9 2157  ax-10 2180  ax-11 2197  ax-12 2216  ax-ext 2735  ax-sep 5252  ax-nul 5263  ax-pow 5331  ax-pr 5395  ax-un 7772  ax-cnex 11280  ax-resscn 11281  ax-1cn 11282  ax-icn 11283  ax-addcl 11284  ax-addrcl 11285  ax-mulcl 11286  ax-mulrcl 11287  ax-mulcom 11288  ax-addass 11289  ax-mulass 11290  ax-distr 11291  ax-i2m1 11292  ax-1ne0 11293  ax-1rid 11294  ax-rnegex 11295  ax-rrecex 11296  ax-cnre 11297  ax-pre-lttri 11298  ax-pre-lttrn 11299  ax-pre-ltadd 11300  ax-pre-mulgt0 11301  ax-pre-sup 11302
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2102  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3066  df-ral 3081  df-rex 3091  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3456  df-sbc 3743  df-csb 3852  df-ss 3901  df-pss 4017  df-dif 4050  df-in 4094  df-un 4154  df-nul 4282  df-if 4486  df-pw 4562  df-sn 4589  df-pr 4591  df-op 4839  df-uni 4871  df-iun 4956  df-br 5107  df-opab 5171  df-mpt 5190  df-tr 5216  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6319  df-ord 6380  df-on 6381  df-lim 6382  df-suc 6383  df-iota 6509  df-fun 6557  df-fn 6558  df-f 6559  df-f1 6560  df-fo 6561  df-f1o 6562  df-fv 6563  df-riota 7397  df-ov 7443  df-oprab 7444  df-mpo 7445  df-om 7899  df-1st 8022  df-2nd 8023  df-frecs 8324  df-wrecs 8355  df-recs 8404  df-rdg 8443  df-er 8742  df-en 8999  df-dom 9000  df-sdom 9001  df-sup 9458  df-inf 9459  df-pnf 11369  df-mnf 11370  df-xr 11371  df-ltxr 11372  df-le 11373  df-sub 11567  df-neg 11568  df-div 11998  df-nn 12360  df-2 12429  df-3 12430  df-n0 12631  df-z 12718  df-uz 12990  df-rp 13145  df-fz 13664  df-seq 14169  df-exp 14229  df-cj 15292  df-re 15293  df-im 15294  df-sqrt 15428  df-abs 15429  df-dvds 16449
This theorem is used by:  divalglem10  16598
  Copyright terms: Public domain W3C validator