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

Theorem dvdsflf1o 27132
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 5152 . . 3 (𝑥 = (𝑁 · 𝑛) → (𝑁𝑥𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛)))
3 dvdsflf1o.2 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
4 elfznn 13563 . . . . 5 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℕ)
5 nnmulcl 12267 . . . . 5 ((𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑛 ∈ ℕ) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ)
63, 4, 5syl2an 595 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℕ)
7 dvdsflf1o.1 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
87, 3nndivred 12297 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ)
9 fznnfl 13860 . . . . . . . 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 12258 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℝ)
147adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝐴 ∈ ℝ)
153nnred 12258 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
1615adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑁 ∈ ℝ)
173nngt0d 12292 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 < 𝑁)
1817adantr 480 . . . . . . 7 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 0 < 𝑁)
19 lemuldiv2 12126 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁)))
2013, 14, 16, 18, 19syl112anc 1372 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴𝑛 ≤ (𝐴 / 𝑁)))
2111, 20mpbird 257 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴)
223nnzd 12616 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
23 elfzelz 13534 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℤ)
24 zmulcl 12642 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ)
2522, 23, 24syl2an 595 . . . . . 6 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ)
26 flge 13803 . . . . . 6 ((𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 · 𝑛) ∈ ℤ) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴 ↔ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴)))
2714, 25, 26syl2anc 583 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → ((𝑁 · 𝑛) ≤ 𝐴 ↔ (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴)))
2821, 27mpbid 231 . . . 4 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ≤ (⌊‘𝐴))
297flcld 13796 . . . . . 6 (𝜑 → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
3029adantr 480 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (⌊‘𝐴) ∈ ℤ)
31 fznn 13602 . . . . 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 712 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
34 dvdsmul1 16255 . . . 4 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛))
3522, 23, 34syl2an 595 . . 3 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑁 ∥ (𝑁 · 𝑛))
362, 33, 35elrabd 3684 . 2 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → (𝑁 · 𝑛) ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})
37 breq2 5152 . . . . . . 7 (𝑥 = 𝑚 → (𝑁𝑥𝑁𝑚))
3837elrab 3682 . . . . . 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 3676 . . . . . . 7 (𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥} → 𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
4241adantl 481 . . . . . 6 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ (1...(⌊‘𝐴)))
43 elfznn 13563 . . . . . 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 16240 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁𝑚 ↔ (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ))
4744, 45, 46syl2anc 583 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑁𝑚 ↔ (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ))
4840, 47mpbid 231 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ∈ ℕ)
49 fznnfl 13860 . . . . . . 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 592 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚𝐴)
5344nnred 12258 . . . . 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 12110 . . . . 5 ((𝑚 ∈ ℝ ∧ 𝐴 ∈ ℝ ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑁)) → (𝑚𝐴 ↔ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁)))
5853, 54, 55, 56, 57syl112anc 1372 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚𝐴 ↔ (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁)))
5952, 58mpbid 231 . . 3 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ≤ (𝐴 / 𝑁))
608adantr 480 . . . 4 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝐴 / 𝑁) ∈ ℝ)
61 fznnfl 13860 . . . 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 712 . 2 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → (𝑚 / 𝑁) ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))))
6444nncnd 12259 . . . . 5 ((𝜑𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥}) → 𝑚 ∈ ℂ)
6564adantrl 715 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑚 ∈ ℂ)
663nncnd 12259 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
6766adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑁 ∈ ℂ)
6812nncnd 12259 . . . . 5 ((𝜑𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℂ)
6968adantrr 716 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑛 ∈ ℂ)
703nnne0d 12293 . . . . 5 (𝜑𝑁 ≠ 0)
7170adantr 480 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → 𝑁 ≠ 0)
7265, 67, 69, 71divmuld 12043 . . 3 ((𝜑 ∧ (𝑛 ∈ (1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁))) ∧ 𝑚 ∈ {𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})) → ((𝑚 / 𝑁) = 𝑛 ↔ (𝑁 · 𝑛) = 𝑚))
73 eqcom 2735 . . 3 (𝑛 = (𝑚 / 𝑁) ↔ (𝑚 / 𝑁) = 𝑛)
74 eqcom 2735 . . 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 7675 1 (𝜑𝐹:(1...(⌊‘(𝐴 / 𝑁)))–1-1-onto→{𝑥 ∈ (1...(⌊‘𝐴)) ∣ 𝑁𝑥})
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 395   = wceq 1534  wcel 2099  wne 2937  {crab 3429   class class class wbr 5148  cmpt 5231  1-1-ontowf1o 6547  cfv 6548  (class class class)co 7420  cc 11137  cr 11138  0cc0 11139  1c1 11140   · cmul 11144   < clt 11279  cle 11280   / cdiv 11902  cn 12243  cz 12589  ...cfz 13517  cfl 13788  cdvds 16231
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2699  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5365  ax-pr 5429  ax-un 7740  ax-cnex 11195  ax-resscn 11196  ax-1cn 11197  ax-icn 11198  ax-addcl 11199  ax-addrcl 11200  ax-mulcl 11201  ax-mulrcl 11202  ax-mulcom 11203  ax-addass 11204  ax-mulass 11205  ax-distr 11206  ax-i2m1 11207  ax-1ne0 11208  ax-1rid 11209  ax-rnegex 11210  ax-rrecex 11211  ax-cnre 11212  ax-pre-lttri 11213  ax-pre-lttrn 11214  ax-pre-ltadd 11215  ax-pre-mulgt0 11216  ax-pre-sup 11217
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2530  df-eu 2559  df-clab 2706  df-cleq 2720  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3373  df-reu 3374  df-rab 3430  df-v 3473  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4909  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5576  df-eprel 5582  df-po 5590  df-so 5591  df-fr 5633  df-we 5635  df-xp 5684  df-rel 5685  df-cnv 5686  df-co 5687  df-dm 5688  df-rn 5689  df-res 5690  df-ima 5691  df-pred 6305  df-ord 6372  df-on 6373  df-lim 6374  df-suc 6375  df-iota 6500  df-fun 6550  df-fn 6551  df-f 6552  df-f1 6553  df-fo 6554  df-f1o 6555  df-fv 6556  df-riota 7376  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7871  df-1st 7993  df-2nd 7994  df-frecs 8287  df-wrecs 8318  df-recs 8392  df-rdg 8431  df-er 8725  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9466  df-inf 9467  df-pnf 11281  df-mnf 11282  df-xr 11283  df-ltxr 11284  df-le 11285  df-sub 11477  df-neg 11478  df-div 11903  df-nn 12244  df-n0 12504  df-z 12590  df-uz 12854  df-fz 13518  df-fl 13790  df-dvds 16232
This theorem is referenced by:  dvdsflsumcom  27133  logfac2  27163
  Copyright terms: Public domain W3C validator