Theorem gcdcllem1 15706

Description: Lemma for gcdn0cl 15709, gcddvds 15710 and dvdslegcd 15711. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.)

Hypothesis

Ref	Expression
gcdcllem1.1	⊢ 𝑆 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ ∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑧 ∥ 𝑛}

Assertion

Ref	Expression
gcdcllem1	⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑛 ≠ 0) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))

Distinct variable groups:   𝐴,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝑆

Allowed substitution hints:   𝑆(𝑦,𝑧,𝑛)

Proof of Theorem gcdcllem1

Dummy variable 𝑤 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		1z 11823	. . . . 5 ⊢ 1 ∈ ℤ
2		ssel 3845	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → (𝑛 ∈ 𝐴 → 𝑛 ∈ ℤ))
3		1dvds 15482	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑛)
4	2, 3	syl6 35	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → (𝑛 ∈ 𝐴 → 1 ∥ 𝑛))
5	4	ralrimiv 3124	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → ∀𝑛 ∈ 𝐴 1 ∥ 𝑛)
6		breq1 4928	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑧 = 1 → (𝑧 ∥ 𝑛 ↔ 1 ∥ 𝑛))
7	6	ralbidv 3140	. . . . . . 7 ⊢ (𝑧 = 1 → (∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑧 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑛 ∈ 𝐴 1 ∥ 𝑛))
8		gcdcllem1.1	. . . . . . 7 ⊢ 𝑆 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ ∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑧 ∥ 𝑛}
9	7, 8	elrab2 3592	. . . . . 6 ⊢ (1 ∈ 𝑆 ↔ (1 ∈ ℤ ∧ ∀𝑛 ∈ 𝐴 1 ∥ 𝑛))
10	9	biimpri 220	. . . . 5 ⊢ ((1 ∈ ℤ ∧ ∀𝑛 ∈ 𝐴 1 ∥ 𝑛) → 1 ∈ 𝑆)
11	1, 5, 10	sylancr 579	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → 1 ∈ 𝑆)
12	11	ne0d 4181	. . 3 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → 𝑆 ≠ ∅)
13	12	adantr 473	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑛 ≠ 0) → 𝑆 ≠ ∅)
14		neeq1 3022	. . . 4 ⊢ (𝑛 = 𝑤 → (𝑛 ≠ 0 ↔ 𝑤 ≠ 0))
15	14	cbvrexv 3377	. . 3 ⊢ (∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑛 ≠ 0 ↔ ∃𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≠ 0)
16		breq1 4928	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (𝑧 ∥ 𝑛 ↔ 𝑦 ∥ 𝑛))
17	16	ralbidv 3140	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑧 = 𝑦 → (∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑧 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑦 ∥ 𝑛))
18	17, 8	elrab2 3592	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 ↔ (𝑦 ∈ ℤ ∧ ∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑦 ∥ 𝑛))
19	18	simprbi 489	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 → ∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑦 ∥ 𝑛)
20	18	simplbi 490	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑦 ∈ 𝑆 → 𝑦 ∈ ℤ)
21		ssel2 3846	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → 𝑛 ∈ ℤ)
22		dvdsleabs 15519	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ≠ 0) → (𝑦 ∥ 𝑛 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
23	22	3expia 1102	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑛 ≠ 0 → (𝑦 ∥ 𝑛 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
24	21, 23	sylan2 584	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ (𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑛 ∈ 𝐴)) → (𝑛 ≠ 0 → (𝑦 ∥ 𝑛 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
25	24	anassrs 460	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ⊆ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → (𝑛 ≠ 0 → (𝑦 ∥ 𝑛 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
26	25	com23 86	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ⊆ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ 𝐴) → (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
27	26	ralrimiva 3125	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ⊆ ℤ) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
28	27	ancoms 451	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
29	20, 28	sylan2 584	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛))))
30		r19.26 3113	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 ∧ (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))) ↔ (∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑦 ∥ 𝑛 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))))
31		pm3.35 791	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ∥ 𝑛 ∧ (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))) → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
32	31	ralimi 3103	. . . . . . . . . 10 ⊢ (∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 ∧ (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
33	30, 32	sylbir 227	. . . . . . . . 9 ⊢ ((∀𝑛 ∈ 𝐴 𝑦 ∥ 𝑛 ∧ ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑦 ∥ 𝑛 → (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
34	19, 29, 33	syl2an2 674	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑦 ∈ 𝑆) → ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
35	34	ralrimiva 3125	. . . . . . 7 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)))
36		fveq2 6496	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑛 = 𝑤 → (abs‘𝑛) = (abs‘𝑤))
37	36	breq2d 4937	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑛 = 𝑤 → (𝑦 ≤ (abs‘𝑛) ↔ 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
38	14, 37	imbi12d 337	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑛 = 𝑤 → ((𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)) ↔ (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤))))
39	38	cbvralv 3376	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)) ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
40	39	ralbii 3108	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)) ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
41		ralcom 3288	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)) ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
42		r19.21v 3118	. . . . . . . . 9 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)) ↔ (𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
43	42	ralbii 3108	. . . . . . . 8 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝐴 ∀𝑦 ∈ 𝑆 (𝑤 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)) ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
44	40, 41, 43	3bitri 289	. . . . . . 7 ⊢ (∀𝑦 ∈ 𝑆 ∀𝑛 ∈ 𝐴 (𝑛 ≠ 0 → 𝑦 ≤ (abs‘𝑛)) ↔ ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
45	35, 44	sylib 210	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
46		ssel2 3846	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → 𝑤 ∈ ℤ)
47		nn0abscl 14531	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑤 ∈ ℤ → (abs‘𝑤) ∈ ℕ0)
48	46, 47	syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → (abs‘𝑤) ∈ ℕ0)
49	48	nn0zd 11896	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → (abs‘𝑤) ∈ ℤ)
50		breq2 4929	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = (abs‘𝑤) → (𝑦 ≤ 𝑥 ↔ 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
51	50	ralbidv 3140	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑥 = (abs‘𝑤) → (∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
52	51	adantl 474	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) ∧ 𝑥 = (abs‘𝑤)) → (∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)))
53	49, 52	rspcedv 3532	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → (∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))
54	53	imim2d 57	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ 𝑤 ∈ 𝐴) → ((𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)) → (𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥)))
55	54	ralimdva 3120	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → (∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ (abs‘𝑤)) → ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥)))
56	45, 55	mpd 15	. . . . 5 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → ∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))
57		r19.23v 3217	. . . . 5 ⊢ (∀𝑤 ∈ 𝐴 (𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥) ↔ (∃𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))
58	56, 57	sylib 210	. . . 4 ⊢ (𝐴 ⊆ ℤ → (∃𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≠ 0 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))
59	58	imp 398	. . 3 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑤 ∈ 𝐴 𝑤 ≠ 0) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥)
60	15, 59	sylan2b 585	. 2 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑛 ≠ 0) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥)
61	13, 60	jca 504	1 ⊢ ((𝐴 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ 𝐴 𝑛 ≠ 0) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦 ∈ 𝑆 𝑦 ≤ 𝑥))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 198   ∧ wa 387   = wceq 1508   ∈ wcel 2051   ≠ wne 2960  ∀wral 3081  ∃wrex 3082  {crab 3085   ⊆ wss 3822  ∅c0 4172   class class class wbr 4925  ‘cfv 6185  0cc0 10333  1c1 10334   ≤ cle 10473  ℕ₀cn0 11705  ℤcz 11791  abscabs 14452   ∥ cdvds 15465

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1759  ax-4 1773  ax-5 1870  ax-6 1929  ax-7 1966  ax-8 2053  ax-9 2060  ax-10 2080  ax-11 2094  ax-12 2107  ax-13 2302  ax-ext 2743  ax-sep 5056  ax-nul 5063  ax-pow 5115  ax-pr 5182  ax-un 7277  ax-cnex 10389  ax-resscn 10390  ax-1cn 10391  ax-icn 10392  ax-addcl 10393  ax-addrcl 10394  ax-mulcl 10395  ax-mulrcl 10396  ax-mulcom 10397  ax-addass 10398  ax-mulass 10399  ax-distr 10400  ax-i2m1 10401  ax-1ne0 10402  ax-1rid 10403  ax-rnegex 10404  ax-rrecex 10405  ax-cnre 10406  ax-pre-lttri 10407  ax-pre-lttrn 10408  ax-pre-ltadd 10409  ax-pre-mulgt0 10410  ax-pre-sup 10411

This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 388  df-or 835  df-3or 1070  df-3an 1071  df-tru 1511  df-ex 1744  df-nf 1748  df-sb 2017  df-mo 2548  df-eu 2585  df-clab 2752  df-cleq 2764  df-clel 2839  df-nfc 2911  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3086  df-rex 3087  df-reu 3088  df-rmo 3089  df-rab 3090  df-v 3410  df-sbc 3675  df-csb 3780  df-dif 3825  df-un 3827  df-in 3829  df-ss 3836  df-pss 3838  df-nul 4173  df-if 4345  df-pw 4418  df-sn 4436  df-pr 4438  df-tp 4440  df-op 4442  df-uni 4709  df-iun 4790  df-br 4926  df-opab 4988  df-mpt 5005  df-tr 5027  df-id 5308  df-eprel 5313  df-po 5322  df-so 5323  df-fr 5362  df-we 5364  df-xp 5409  df-rel 5410  df-cnv 5411  df-co 5412  df-dm 5413  df-rn 5414  df-res 5415  df-ima 5416  df-pred 5983  df-ord 6029  df-on 6030  df-lim 6031  df-suc 6032  df-iota 6149  df-fun 6187  df-fn 6188  df-f 6189  df-f1 6190  df-fo 6191  df-f1o 6192  df-fv 6193  df-riota 6935  df-ov 6977  df-oprab 6978  df-mpo 6979  df-om 7395  df-2nd 7500  df-wrecs 7748  df-recs 7810  df-rdg 7848  df-er 8087  df-en 8305  df-dom 8306  df-sdom 8307  df-sup 8699  df-pnf 10474  df-mnf 10475  df-xr 10476  df-ltxr 10477  df-le 10478  df-sub 10670  df-neg 10671  df-div 11097  df-nn 11438  df-2 11501  df-3 11502  df-n0 11706  df-z 11792  df-uz 12057  df-rp 12203  df-seq 13183  df-exp 13243  df-cj 14317  df-re 14318  df-im 14319  df-sqrt 14453  df-abs 14454  df-dvds 15466

This theorem is referenced by:  gcdcllem3  15708