MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  gcdcllem3 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem gcdcllem3 16442
Description: Lemma for gcdn0cl 16443, gcddvds 16444 and dvdslegcd 16445. (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011.)
Hypotheses
Ref Expression
gcdcllem2.1 𝑆 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ ∀𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑧𝑛}
gcdcllem2.2 𝑅 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧𝑀𝑧𝑁)}
Assertion
Ref Expression
gcdcllem3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁) ∧ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))))
Distinct variable groups:   𝑧,𝐾   𝑧,𝑛,𝑀   𝑛,𝑁,𝑧
Allowed substitution hints:   𝑅(𝑧,𝑛)   𝑆(𝑧,𝑛)   𝐾(𝑛)

Proof of Theorem gcdcllem3
Dummy variables 𝑥 𝑦 are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 gcdcllem2.2 . . . . 5 𝑅 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧𝑀𝑧𝑁)}
21ssrab3 4081 . . . 4 𝑅 ⊆ ℤ
3 prssi 4825 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑀, 𝑁} ⊆ ℤ)
4 neorian 3038 . . . . . . . 8 ((𝑀 ≠ 0 ∨ 𝑁 ≠ 0) ↔ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
5 prid1g 4765 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ {𝑀, 𝑁})
6 neeq1 3004 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑀 → (𝑛 ≠ 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
76rspcev 3613 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ {𝑀, 𝑁} ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
85, 7sylan 581 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
98adantlr 714 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
10 prid2g 4766 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ {𝑀, 𝑁})
11 neeq1 3004 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 ≠ 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
1211rspcev 3613 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ {𝑀, 𝑁} ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1310, 12sylan 581 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1413adantll 713 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
159, 14jaodan 957 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ≠ 0 ∨ 𝑁 ≠ 0)) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
164, 15sylan2br 596 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
17 gcdcllem2.1 . . . . . . . 8 𝑆 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ ∀𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑧𝑛}
1817gcdcllem1 16440 . . . . . . 7 (({𝑀, 𝑁} ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
193, 16, 18syl2an2r 684 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2017, 1gcdcllem2 16441 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑅 = 𝑆)
21 neeq1 3004 . . . . . . . . 9 (𝑅 = 𝑆 → (𝑅 ≠ ∅ ↔ 𝑆 ≠ ∅))
22 raleq 3323 . . . . . . . . . 10 (𝑅 = 𝑆 → (∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2322rexbidv 3179 . . . . . . . . 9 (𝑅 = 𝑆 → (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2421, 23anbi12d 632 . . . . . . . 8 (𝑅 = 𝑆 → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2520, 24syl 17 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2625adantr 482 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2719, 26mpbird 257 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥))
28 suprzcl2 12922 . . . . . 6 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
292, 28mp3an1 1449 . . . . 5 ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
3027, 29syl 17 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
312, 30sselid 3981 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ)
3227simprd 497 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥)
33 1dvds 16214 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑀)
34 1dvds 16214 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑁)
3533, 34anim12i 614 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁))
36 1z 12592 . . . . . . 7 1 ∈ ℤ
37 breq1 5152 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 1 → (𝑧𝑀 ↔ 1 ∥ 𝑀))
38 breq1 5152 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 1 → (𝑧𝑁 ↔ 1 ∥ 𝑁))
3937, 38anbi12d 632 . . . . . . . 8 (𝑧 = 1 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁)))
4039, 1elrab2 3687 . . . . . . 7 (1 ∈ 𝑅 ↔ (1 ∈ ℤ ∧ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁)))
4136, 40mpbiran 708 . . . . . 6 (1 ∈ 𝑅 ↔ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁))
4235, 41sylibr 233 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 1 ∈ 𝑅)
4342adantr 482 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → 1 ∈ 𝑅)
44 suprzub 12923 . . . 4 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ∧ 1 ∈ 𝑅) → 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
452, 32, 43, 44mp3an2i 1467 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
46 elnnz1 12588 . . 3 (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
4731, 45, 46sylanbrc 584 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ)
48 breq1 5152 . . . . . 6 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → (𝑥𝑀 ↔ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀))
49 breq1 5152 . . . . . 6 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → (𝑥𝑁 ↔ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁))
5048, 49anbi12d 632 . . . . 5 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → ((𝑥𝑀𝑥𝑁) ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
51 breq1 5152 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑀𝑥𝑀))
52 breq1 5152 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑁𝑥𝑁))
5351, 52anbi12d 632 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (𝑥𝑀𝑥𝑁)))
5453cbvrabv 3443 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧𝑀𝑧𝑁)} = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (𝑥𝑀𝑥𝑁)}
551, 54eqtri 2761 . . . . 5 𝑅 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (𝑥𝑀𝑥𝑁)}
5650, 55elrab2 3687 . . . 4 (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅 ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
5730, 56sylib 217 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
5857simprd 497 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁))
59 breq1 5152 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝐾 → (𝑧𝑀𝐾𝑀))
60 breq1 5152 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝐾 → (𝑧𝑁𝐾𝑁))
6159, 60anbi12d 632 . . . . . 6 (𝑧 = 𝐾 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (𝐾𝑀𝐾𝑁)))
6261, 1elrab2 3687 . . . . 5 (𝐾𝑅 ↔ (𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝐾𝑀𝐾𝑁)))
6362biimpri 227 . . . 4 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝐾𝑀𝐾𝑁)) → 𝐾𝑅)
64633impb 1116 . . 3 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾𝑅)
65 suprzub 12923 . . . . 5 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥𝐾𝑅) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
66653expia 1122 . . . 4 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → (𝐾𝑅𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
672, 66mpan 689 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 → (𝐾𝑅𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
6832, 64, 67syl2im 40 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
6947, 58, 683jca 1129 1 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁) ∧ ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 205  wa 397  wo 846  w3a 1088   = wceq 1542  wcel 2107  wne 2941  wral 3062  wrex 3071  {crab 3433  wss 3949  c0 4323  {cpr 4631   class class class wbr 5149  supcsup 9435  cr 11109  0cc0 11110  1c1 11111   < clt 11248  cle 11249  cn 12212  cz 12558  cdvds 16197
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1914  ax-6 1972  ax-7 2012  ax-8 2109  ax-9 2117  ax-10 2138  ax-11 2155  ax-12 2172  ax-ext 2704  ax-sep 5300  ax-nul 5307  ax-pow 5364  ax-pr 5428  ax-un 7725  ax-cnex 11166  ax-resscn 11167  ax-1cn 11168  ax-icn 11169  ax-addcl 11170  ax-addrcl 11171  ax-mulcl 11172  ax-mulrcl 11173  ax-mulcom 11174  ax-addass 11175  ax-mulass 11176  ax-distr 11177  ax-i2m1 11178  ax-1ne0 11179  ax-1rid 11180  ax-rnegex 11181  ax-rrecex 11182  ax-cnre 11183  ax-pre-lttri 11184  ax-pre-lttrn 11185  ax-pre-ltadd 11186  ax-pre-mulgt0 11187  ax-pre-sup 11188
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 398  df-or 847  df-3or 1089  df-3an 1090  df-tru 1545  df-fal 1555  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2069  df-mo 2535  df-eu 2564  df-clab 2711  df-cleq 2725  df-clel 2811  df-nfc 2886  df-ne 2942  df-nel 3048  df-ral 3063  df-rex 3072  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3434  df-v 3477  df-sbc 3779  df-csb 3895  df-dif 3952  df-un 3954  df-in 3956  df-ss 3966  df-pss 3968  df-nul 4324  df-if 4530  df-pw 4605  df-sn 4630  df-pr 4632  df-op 4636  df-uni 4910  df-iun 5000  df-br 5150  df-opab 5212  df-mpt 5233  df-tr 5267  df-id 5575  df-eprel 5581  df-po 5589  df-so 5590  df-fr 5632  df-we 5634  df-xp 5683  df-rel 5684  df-cnv 5685  df-co 5686  df-dm 5687  df-rn 5688  df-res 5689  df-ima 5690  df-pred 6301  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6496  df-fun 6546  df-fn 6547  df-f 6548  df-f1 6549  df-fo 6550  df-f1o 6551  df-fv 6552  df-riota 7365  df-ov 7412  df-oprab 7413  df-mpo 7414  df-om 7856  df-2nd 7976  df-frecs 8266  df-wrecs 8297  df-recs 8371  df-rdg 8410  df-er 8703  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-sup 9437  df-inf 9438  df-pnf 11250  df-mnf 11251  df-xr 11252  df-ltxr 11253  df-le 11254  df-sub 11446  df-neg 11447  df-div 11872  df-nn 12213  df-2 12275  df-3 12276  df-n0 12473  df-z 12559  df-uz 12823  df-rp 12975  df-seq 13967  df-exp 14028  df-cj 15046  df-re 15047  df-im 15048  df-sqrt 15182  df-abs 15183  df-dvds 16198
This theorem is referenced by:  gcdn0cl  16443  gcddvds  16444  dvdslegcd  16445
  Copyright terms: Public domain W3C validator