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

Theorem divalglem9 16571
Description: Lemma for divalg 16573. (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 16565 . . . 4 inf(𝑆, ℝ, < ) ∈ 𝑆
71, 6eqeltri 2856 . . 3 𝑅 ∈ 𝑆
82, 3, 4, 5, 1divalglem5 16567 . . . 4 (0 ≤ 𝑅 ∧ 𝑅 < (abs‘𝐷))
98simpri 491 . . 3 𝑅 < (abs‘𝐷)
10 breq1 5105 . . . 4 (𝑥 = 𝑅 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑅 < (abs‘𝐷)))
1110rspcev 3576 . . 3 ((𝑅 ∈ 𝑆 ∧ 𝑅 < (abs‘𝐷)) → ∃𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷))
127, 9, 11mp2an 705 . 2 ∃𝑥 ∈ 𝑆 𝑥 < (abs‘𝐷)
13 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑥 → (𝑁 − 𝑟) = (𝑁 − 𝑥))
1413breq2d 5114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑥 → (𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥)))
1514, 5elrab2 3648 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ 𝑆 ↔ (𝑥 ∈ ℕ0 ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥)))
1615simplbi 502 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ ℕ0)
1716nn0zd 12718 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 ∈ 𝑆 → 𝑥 ∈ ℤ)
18 oveq2 7428 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑟 = 𝑦 → (𝑁 − 𝑟) = (𝑁 − 𝑦))
1918breq2d 5114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑟 = 𝑦 → (𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑟) ↔ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)))
2019, 5elrab2 3648 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ 𝑆 ↔ (𝑦 ∈ ℕ0 ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)))
2120simplbi 502 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ ℕ0)
2221nn0zd 12718 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ ℤ)
23 zsubcl 12738 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ)
242, 23mpan 703 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ)
25 zsubcl 12738 . . . . . . . . . . . . 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 16461 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑥) ∈ ℤ ∧ (𝑁 − 𝑦) ∈ ℤ) → ((𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑥) ∧ 𝐷 ∥ (𝑁 − 𝑦)) → 𝐷 ∥ ((𝑁 − 𝑥) − (𝑁 − 𝑦))))
333, 32mp3an1 1477 . . . . . . . . . 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 12698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℂ)
36 zcn 12698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℂ)
372zrei 12699 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 𝑁 ∈ ℝ
3837recni 11323 . . . . . . . . . . . . . . . 16 𝑁 ∈ ℂ
3938subidi 11629 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑁 − 𝑁) = 0
4039oveq1i 7430 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = (0 − (𝑥 − 𝑦))
41 0cn 11298 . . . . . . . . . . . . . . 15 0 ∈ ℂ
42 subsub2 11586 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((0 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
4341, 42mp3an1 1477 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
4440, 43eqtrid 2807 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → ((𝑁 − 𝑁) − (𝑥 − 𝑦)) = (0 + (𝑦 − 𝑥)))
45 sub4 11603 . . . . . . . . . . . . . 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 11556 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑦 ∈ ℂ ∧ 𝑥 ∈ ℂ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℂ)
4847ancoms 464 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℂ)
4948addlidd 11511 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (0 + (𝑦 − 𝑥)) = (𝑦 − 𝑥))
5044, 46, 493eqtr3d 2803 . . . . . . . . . . . 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 5114 . . . . . . . . 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 12738 . . . . . . . . . . 11 ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ)
5655ancoms 464 . . . . . . . . . 10 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (𝑦 − 𝑥) ∈ ℤ)
57 absdvdsb 16444 . . . . . . . . . 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 15493 . . . . . . . . . . 11 ((𝐷 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ≠ 0) → (abs‘𝐷) ∈ ℕ)
623, 4, 61mp2an 705 . . . . . . . . . 10 (abs‘𝐷) ∈ ℕ
6362nnzi 12720 . . . . . . . . 9 (abs‘𝐷) ∈ ℤ
64 divides 16424 . . . . . . . . 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 16570 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ 𝑆 ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) ∧ (𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷))) → (𝑘 ∈ ℤ → ((𝑘 · (abs‘𝐷)) = (𝑦 − 𝑥) → 𝑥 = 𝑦)))
7069rexlimdv 3161 . . . . 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 3202 . 2 ∀𝑥 ∈ 𝑆 ∀𝑦 ∈ 𝑆 ((𝑥 < (abs‘𝐷) ∧ 𝑦 < (abs‘𝐷)) → 𝑥 = 𝑦)
74 breq1 5105 . . 3 (𝑥 = 𝑦 → (𝑥 < (abs‘𝐷) ↔ 𝑦 < (abs‘𝐷)))
7574reu4 3688 . 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 1569   ∈ wcel 2144   ≠ wne 2955  ∀wral 3076  ∃wrex 3086  ∃!wreu 3363  {crab 3412   class class class wbr 5102  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  infcinf 9433  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200   + caddc 11203   · cmul 11205   < clt 11343   ≤ cle 11344   − cmin 11541  ℕcn 12335  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  abscabs 15401   ∥ cdvds 16422
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5326  ax-pr 5390  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3847  df-ss 3896  df-pss 4014  df-dif 4047  df-in 4091  df-un 4151  df-nul 4279  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4584  df-pr 4586  df-op 4590  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5545  df-eprel 5550  df-po 5558  df-so 5559  df-fr 5603  df-we 5605  df-xp 5656  df-rel 5657  df-cnv 5658  df-co 5659  df-dm 5660  df-rn 5661  df-res 5662  df-ima 5663  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-1st 8001  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-fz 13640  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-dvds 16423
This theorem is used by:  divalglem10  16572
  Copyright terms: Public domain W3C validator