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

Theorem divalglem9 15331
Description: Lemma for divalg 15333. (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 ∈ ℕ0𝐷 ∥ (𝑁𝑟)}
divalglem9.5 𝑅 = inf(𝑆, ℝ, < )
Assertion
Ref Expression
divalglem9 ∃!𝑥𝑆 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 ∈ ℕ0𝐷 ∥ (𝑁𝑟)}
62, 3, 4, 5divalglem2 15325 . . . 4 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆
71, 6eqeltri 2845 . . 3 𝑅𝑆
82, 3, 4, 5, 1divalglem5 15327 . . . 4 (0 ≤ 𝑅𝑅 < (abs‘𝐷))
98simpri 473 . . 3 𝑅 < (abs‘𝐷)
10 breq1 4787 . . . 4 (𝑥 = 𝑅 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑅 < (abs‘𝐷)))
1110rspcev 3458 . . 3 ((𝑅𝑆𝑅 < (abs‘𝐷)) → ∃𝑥𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷))
127, 9, 11mp2an 664 . 2 𝑥𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
13 oveq2 6800 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑥 → (𝑁𝑟) = (𝑁𝑥))
1413breq2d 4796 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑥 → (𝐷 ∥ (𝑁𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁𝑥)))
1514, 5elrab2 3516 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥𝑆 ↔ (𝑥 ∈ ℕ0𝐷 ∥ (𝑁𝑥)))
1615simplbi 479 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥𝑆𝑥 ∈ ℕ0)
1716nn0zd 11681 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝑆𝑥 ∈ ℤ)
18 oveq2 6800 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑦 → (𝑁𝑟) = (𝑁𝑦))
1918breq2d 4796 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑦 → (𝐷 ∥ (𝑁𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁𝑦)))
2019, 5elrab2 3516 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦𝑆 ↔ (𝑦 ∈ ℕ0𝐷 ∥ (𝑁𝑦)))
2120simplbi 479 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦𝑆𝑦 ∈ ℕ0)
2221nn0zd 11681 . . . . . . . . . . 11 (𝑦𝑆𝑦 ∈ ℤ)
23 zsubcl 11620 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑁𝑥) ∈ ℤ)
242, 23mpan 662 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑁𝑥) ∈ ℤ)
25 zsubcl 11620 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑁𝑦) ∈ ℤ)
262, 25mpan 662 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑁𝑦) ∈ ℤ)
2724, 26anim12i 592 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑁𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁𝑦) ∈ ℤ))
2817, 22, 27syl2an 575 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → ((𝑁𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁𝑦) ∈ ℤ))
2915simprbi 478 . . . . . . . . . . 11 (𝑥𝑆𝐷 ∥ (𝑁𝑥))
3020simprbi 478 . . . . . . . . . . 11 (𝑦𝑆𝐷 ∥ (𝑁𝑦))
3129, 30anim12i 592 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → (𝐷 ∥ (𝑁𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁𝑦)))
32 dvds2sub 15224 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ (𝑁𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁𝑦) ∈ ℤ) → ((𝐷 ∥ (𝑁𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁𝑦)) → 𝐷 ∥ ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦))))
333, 32mp3an1 1558 . . . . . . . . . 10 (((𝑁𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁𝑦) ∈ ℤ) → ((𝐷 ∥ (𝑁𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁𝑦)) → 𝐷 ∥ ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦))))
3428, 31, 33sylc 65 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → 𝐷 ∥ ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)))
35 zcn 11583 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℂ)
36 zcn 11583 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℂ)
372zrei 11584 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑁 ∈ ℝ
3837recni 10253 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑁 ∈ ℂ
3938subidi 10553 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁𝑁) = 0
4039oveq1i 6802 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁𝑁) − (𝑥𝑦)) = (0 − (𝑥𝑦))
41 0cn 10233 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℂ
42 subsub2 10510 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥𝑦)) = (0 + (𝑦𝑥)))
4341, 42mp3an1 1558 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥𝑦)) = (0 + (𝑦𝑥)))
4440, 43syl5eq 2816 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁𝑁) − (𝑥𝑦)) = (0 + (𝑦𝑥)))
45 sub4 10527 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) ∧ (𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ)) → ((𝑁𝑁) − (𝑥𝑦)) = ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)))
4638, 38, 45mpanl12 674 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁𝑁) − (𝑥𝑦)) = ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)))
47 subcl 10481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑦𝑥) ∈ ℂ)
4847ancoms 455 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑦𝑥) ∈ ℂ)
4948addid2d 10438 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 + (𝑦𝑥)) = (𝑦𝑥))
5044, 46, 493eqtr3d 2812 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)) = (𝑦𝑥))
5135, 36, 50syl2an 575 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)) = (𝑦𝑥))
5217, 22, 51syl2an 575 . . . . . . . . . 10 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)) = (𝑦𝑥))
5352breq2d 4796 . . . . . . . . 9 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → (𝐷 ∥ ((𝑁𝑥) − (𝑁𝑦)) ↔ 𝐷 ∥ (𝑦𝑥)))
5434, 53mpbid 222 . . . . . . . 8 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → 𝐷 ∥ (𝑦𝑥))
55 zsubcl 11620 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑦𝑥) ∈ ℤ)
5655ancoms 455 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑦𝑥) ∈ ℤ)
57 absdvdsb 15208 . . . . . . . . . 10 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ (𝑦𝑥) ∈ ℤ) → (𝐷 ∥ (𝑦𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥)))
583, 56, 57sylancr 567 . . . . . . . . 9 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝐷 ∥ (𝑦𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥)))
5917, 22, 58syl2an 575 . . . . . . . 8 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → (𝐷 ∥ (𝑦𝑥) ↔ (abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥)))
6054, 59mpbid 222 . . . . . . 7 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → (abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥))
61 nnabscl 14272 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → (abs‘𝐷) ∈ ℕ)
623, 4, 61mp2an 664 . . . . . . . . . 10 (abs‘𝐷) ∈ ℕ
6362nnzi 11602 . . . . . . . . 9 (abs‘𝐷) ∈ ℤ
64 divides 15190 . . . . . . . . 9 (((abs‘𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝑦𝑥) ∈ ℤ) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥)))
6563, 56, 64sylancr 567 . . . . . . . 8 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥)))
6617, 22, 65syl2an 575 . . . . . . 7 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → ((abs‘𝐷) ∥ (𝑦𝑥) ↔ ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥)))
6760, 66mpbid 222 . . . . . 6 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥))
6867adantr 466 . . . . 5 (((𝑥𝑆𝑦𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → ∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥))
692, 3, 4, 5divalglem8 15330 . . . . . 6 (((𝑥𝑆𝑦𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥) → 𝑥 = 𝑦)))
7069rexlimdv 3177 . . . . 5 (((𝑥𝑆𝑦𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → (∃𝑘 ∈ ℤ (𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦𝑥) → 𝑥 = 𝑦))
7168, 70mpd 15 . . . 4 (((𝑥𝑆𝑦𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → 𝑥 = 𝑦)
7271ex 397 . . 3 ((𝑥𝑆𝑦𝑆) → ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦))
7372rgen2a 3125 . 2 𝑥𝑆𝑦𝑆 ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦)
74 breq1 4787 . . 3 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑦 < (abs‘𝐷)))
7574reu4 3550 . 2 (∃!𝑥𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ (∃𝑥𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ ∀𝑥𝑆𝑦𝑆 ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦)))
7612, 73, 75mpbir2an 682 1 ∃!𝑥𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 382   = wceq 1630  wcel 2144  wne 2942  wral 3060  wrex 3061  ∃!wreu 3062  {crab 3064   class class class wbr 4784  cfv 6031  (class class class)co 6792  infcinf 8502  cc 10135  cr 10136  0cc0 10137   + caddc 10140   · cmul 10142   < clt 10275  cle 10276  cmin 10467  cn 11221  0cn0 11493  cz 11578  abscabs 14181  cdvds 15188
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1869  ax-4 1884  ax-5 1990  ax-6 2056  ax-7 2092  ax-8 2146  ax-9 2153  ax-10 2173  ax-11 2189  ax-12 2202  ax-13 2407  ax-ext 2750  ax-sep 4912  ax-nul 4920  ax-pow 4971  ax-pr 5034  ax-un 7095  ax-cnex 10193  ax-resscn 10194  ax-1cn 10195  ax-icn 10196  ax-addcl 10197  ax-addrcl 10198  ax-mulcl 10199  ax-mulrcl 10200  ax-mulcom 10201  ax-addass 10202  ax-mulass 10203  ax-distr 10204  ax-i2m1 10205  ax-1ne0 10206  ax-1rid 10207  ax-rnegex 10208  ax-rrecex 10209  ax-cnre 10210  ax-pre-lttri 10211  ax-pre-lttrn 10212  ax-pre-ltadd 10213  ax-pre-mulgt0 10214  ax-pre-sup 10215
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-an 383  df-or 827  df-3or 1071  df-3an 1072  df-tru 1633  df-ex 1852  df-nf 1857  df-sb 2049  df-eu 2621  df-mo 2622  df-clab 2757  df-cleq 2763  df-clel 2766  df-nfc 2901  df-ne 2943  df-nel 3046  df-ral 3065  df-rex 3066  df-reu 3067  df-rmo 3068  df-rab 3069  df-v 3351  df-sbc 3586  df-csb 3681  df-dif 3724  df-un 3726  df-in 3728  df-ss 3735  df-pss 3737  df-nul 4062  df-if 4224  df-pw 4297  df-sn 4315  df-pr 4317  df-tp 4319  df-op 4321  df-uni 4573  df-iun 4654  df-br 4785  df-opab 4845  df-mpt 4862  df-tr 4885  df-id 5157  df-eprel 5162  df-po 5170  df-so 5171  df-fr 5208  df-we 5210  df-xp 5255  df-rel 5256  df-cnv 5257  df-co 5258  df-dm 5259  df-rn 5260  df-res 5261  df-ima 5262  df-pred 5823  df-ord 5869  df-on 5870  df-lim 5871  df-suc 5872  df-iota 5994  df-fun 6033  df-fn 6034  df-f 6035  df-f1 6036  df-fo 6037  df-f1o 6038  df-fv 6039  df-riota 6753  df-ov 6795  df-oprab 6796  df-mpt2 6797  df-om 7212  df-1st 7314  df-2nd 7315  df-wrecs 7558  df-recs 7620  df-rdg 7658  df-er 7895  df-en 8109  df-dom 8110  df-sdom 8111  df-sup 8503  df-inf 8504  df-pnf 10277  df-mnf 10278  df-xr 10279  df-ltxr 10280  df-le 10281  df-sub 10469  df-neg 10470  df-div 10886  df-nn 11222  df-2 11280  df-3 11281  df-n0 11494  df-z 11579  df-uz 11888  df-rp 12035  df-fz 12533  df-seq 13008  df-exp 13067  df-cj 14046  df-re 14047  df-im 14048  df-sqrt 14182  df-abs 14183  df-dvds 15189
This theorem is referenced by:  divalglem10  15332
  Copyright terms: Public domain W3C validator