MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dvdsflf1o Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dvdsflf1o 27230
Description: A bijection from the numbers less than 𝑁 / 𝐴 to the multiples of 𝐴 less than 𝑁. Useful for some sum manipulations. (Contributed by Mario Carneiro, 3-May-2016.)
Hypotheses
Ref Expression
dvdsflf1o.1 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
dvdsflf1o.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
dvdsflf1o.f 𝐹 = (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↦ (𝑁 · 𝑛))
Assertion
Ref Expression
dvdsflf1o (𝜑𝐹:(1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))–1-1-onto→{𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})
Distinct variable groups:   𝑥,𝑛,𝐴   𝑛,𝑁,𝑥   𝜑,𝑛
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥)   𝐹(𝑥,𝑛)

Proof of Theorem dvdsflf1o
Dummy variable 𝑚 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dvdsflf1o.f . 2 𝐹 = (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↦ (𝑁 · 𝑛))
2 breq2 5147 . . 3 (𝑥 = (𝑁 · 𝑛) → (𝑁𝑥𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛)))
3 dvdsflf1o.2 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
4 elfznn 13593 . . . . 5 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℕ)
5 nnmulcl 12290 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ)
63, 4, 5syl2an 596 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ)
7 dvdsflf1o.1 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
87, 3nndivred 12320 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ)
9 fznnfl 13902 . . . . . . . 8 ((𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ → (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁))))
108, 9syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↔ (𝑛 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁))))
1110simplbda 499 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁))
124adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℕ)
1312nnred 12281 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℝ)
147adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝐴 ∈ ℝ)
153nnred 12281 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
1615adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑁 ∈ ℝ)
173nngt0d 12315 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 < 𝑁)
1817adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 0 < 𝑁)
19 lemuldiv2 12149 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁)))
2013, 14, 16, 18, 19syl112anc 1376 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁)))
2111, 20mpbird 257 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴)
223nnzd 12640 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
23 elfzelz 13564 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℤ)
24 zmulcl 12666 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ)
2522, 23, 24syl2an 596 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ)
26 flge 13845 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴 ↔ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴)))
2714, 25, 26syl2anc 584 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴 ↔ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴)))
2821, 27mpbid 232 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴))
297flcld 13838 . . . . . 6 (𝜑 → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
3029adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
31 fznn 13632 . . . . 5 ((⌊‘𝐴) ∈ ℤ → ((𝑁 · 𝑛) ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ↔ ((𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ ∧ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴))))
3230, 31syl 17 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → ((𝑁 · 𝑛) ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ↔ ((𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ ∧ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴))))
336, 28, 32mpbir2and 713 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
34 dvdsmul1 16315 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛))
3522, 23, 34syl2an 596 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛))
362, 33, 35elrabd 3694 . 2 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})
37 breq2 5147 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑚 → (𝑁𝑥𝑁𝑚))
3837elrab 3692 . . . . . 6 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥} ↔ (𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∧ 𝑁𝑚))
3938simprbi 496 . . . . 5 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥} → 𝑁𝑚)
4039adantl 481 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑁𝑚)
41 elrabi 3687 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥} → 𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
4241adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
43 elfznn 13593 . . . . . 6 (𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) → 𝑚 ∈ ℕ)
4442, 43syl 17 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ ℕ)
453adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑁 ∈ ℕ)
46 nndivdvds 16299 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁𝑚 ↔ (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ))
4744, 45, 46syl2anc 584 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑁𝑚 ↔ (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ))
4840, 47mpbid 232 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ)
49 fznnfl 13902 . . . . . . 7 (𝐴 ∈ ℝ → (𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ↔ (𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑚𝐴)))
507, 49syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ↔ (𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑚𝐴)))
5150simplbda 499 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴))) → 𝑚𝐴)
5241, 51sylan2 593 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚𝐴)
5344nnred 12281 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ ℝ)
547adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝐴 ∈ ℝ)
5515adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑁 ∈ ℝ)
5617adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 0 < 𝑁)
57 lediv1 12133 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (𝑚𝐴 ↔ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁)))
5853, 54, 55, 56, 57syl112anc 1376 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚𝐴 ↔ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁)))
5952, 58mpbid 232 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁))
608adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ)
61 fznnfl 13902 . . . 4 ((𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ → ((𝑚 / 𝑁) ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↔ ((𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ ∧ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁))))
6260, 61syl 17 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → ((𝑚 / 𝑁) ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ↔ ((𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ ∧ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁))))
6348, 59, 62mpbir2and 713 . 2 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))))
6444nncnd 12282 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ ℂ)
6564adantrl 716 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑚 ∈ ℂ)
663nncnd 12282 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
6766adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑁 ∈ ℂ)
6812nncnd 12282 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℂ)
6968adantrr 717 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑛 ∈ ℂ)
703nnne0d 12316 . . . . 5 (𝜑𝑁 ≠ 0)
7170adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑁 ≠ 0)
7265, 67, 69, 71divmuld 12065 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → ((𝑚 / 𝑁) = 𝑛 ↔ (𝑁 · 𝑛) = 𝑚))
73 eqcom 2744 . . 3 (𝑛 = (𝑚 / 𝑁) ↔ (𝑚 / 𝑁) = 𝑛)
74 eqcom 2744 . . 3 (𝑚 = (𝑁 · 𝑛) ↔ (𝑁 · 𝑛) = 𝑚)
7572, 73, 743bitr4g 314 . 2 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → (𝑛 = (𝑚 / 𝑁) ↔ 𝑚 = (𝑁 · 𝑛)))
761, 36, 63, 75f1o2d 7687 1 (𝜑𝐹:(1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))–1-1-onto→{𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1540  wcel 2108  wne 2940  {crab 3436   class class class wbr 5143  cmpt 5225  1-1-ontowf1o 6560  cfv 6561  (class class class)co 7431  cc 11153  cr 11154  0cc0 11155  1c1 11156   · cmul 11160   < clt 11295  cle 11296   / cdiv 11920  cn 12266  cz 12613  ...cfz 13547  cfl 13830  cdvds 16290
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2708  ax-sep 5296  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5432  ax-un 7755  ax-cnex 11211  ax-resscn 11212  ax-1cn 11213  ax-icn 11214  ax-addcl 11215  ax-addrcl 11216  ax-mulcl 11217  ax-mulrcl 11218  ax-mulcom 11219  ax-addass 11220  ax-mulass 11221  ax-distr 11222  ax-i2m1 11223  ax-1ne0 11224  ax-1rid 11225  ax-rnegex 11226  ax-rrecex 11227  ax-cnre 11228  ax-pre-lttri 11229  ax-pre-lttrn 11230  ax-pre-ltadd 11231  ax-pre-mulgt0 11232  ax-pre-sup 11233
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 849  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2729  df-clel 2816  df-nfc 2892  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3380  df-reu 3381  df-rab 3437  df-v 3482  df-sbc 3789  df-csb 3900  df-dif 3954  df-un 3956  df-in 3958  df-ss 3968  df-pss 3971  df-nul 4334  df-if 4526  df-pw 4602  df-sn 4627  df-pr 4629  df-op 4633  df-uni 4908  df-iun 4993  df-br 5144  df-opab 5206  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5578  df-eprel 5584  df-po 5592  df-so 5593  df-fr 5637  df-we 5639  df-xp 5691  df-rel 5692  df-cnv 5693  df-co 5694  df-dm 5695  df-rn 5696  df-res 5697  df-ima 5698  df-pred 6321  df-ord 6387  df-on 6388  df-lim 6389  df-suc 6390  df-iota 6514  df-fun 6563  df-fn 6564  df-f 6565  df-f1 6566  df-fo 6567  df-f1o 6568  df-fv 6569  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-1st 8014  df-2nd 8015  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8411  df-rdg 8450  df-er 8745  df-en 8986  df-dom 8987  df-sdom 8988  df-sup 9482  df-inf 9483  df-pnf 11297  df-mnf 11298  df-xr 11299  df-ltxr 11300  df-le 11301  df-sub 11494  df-neg 11495  df-div 11921  df-nn 12267  df-n0 12527  df-z 12614  df-uz 12879  df-fz 13548  df-fl 13832  df-dvds 16291
This theorem is referenced by:  dvdsflsumcom  27231  logfac2  27261
  Copyright terms: Public domain W3C validator