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

Theorem gcdcllem3 15270
Description: Lemma for gcdn0cl 15271, gcddvds 15272 and dvdslegcd 15273. (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)}
2 ssrab2 3720 . . . . 5 {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧𝑀𝑧𝑁)} ⊆ ℤ
31, 2eqsstri 3668 . . . 4 𝑅 ⊆ ℤ
4 prssi 4385 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → {𝑀, 𝑁} ⊆ ℤ)
54adantr 480 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → {𝑀, 𝑁} ⊆ ℤ)
6 neorian 2917 . . . . . . . 8 ((𝑀 ≠ 0 ∨ 𝑁 ≠ 0) ↔ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0))
7 prid1g 4327 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ {𝑀, 𝑁})
8 neeq1 2885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑀 → (𝑛 ≠ 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
98rspcev 3340 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ {𝑀, 𝑁} ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
107, 9sylan 487 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1110adantlr 751 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
12 prid2g 4328 . . . . . . . . . . 11 (𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ {𝑀, 𝑁})
13 neeq1 2885 . . . . . . . . . . . 12 (𝑛 = 𝑁 → (𝑛 ≠ 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
1413rspcev 3340 . . . . . . . . . . 11 ((𝑁 ∈ {𝑀, 𝑁} ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1512, 14sylan 487 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1615adantll 750 . . . . . . . . 9 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 ≠ 0) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
1711, 16jaodan 843 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ≠ 0 ∨ 𝑁 ≠ 0)) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
186, 17sylan2br 492 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0)
19 gcdcllem2.1 . . . . . . . 8 𝑆 = {𝑧 ∈ ℤ ∣ ∀𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑧𝑛}
2019gcdcllem1 15268 . . . . . . 7 (({𝑀, 𝑁} ⊆ ℤ ∧ ∃𝑛 ∈ {𝑀, 𝑁}𝑛 ≠ 0) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
215, 18, 20syl2anc 694 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2219, 1gcdcllem2 15269 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑅 = 𝑆)
23 neeq1 2885 . . . . . . . . 9 (𝑅 = 𝑆 → (𝑅 ≠ ∅ ↔ 𝑆 ≠ ∅))
24 raleq 3168 . . . . . . . . . 10 (𝑅 = 𝑆 → (∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ↔ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2524rexbidv 3081 . . . . . . . . 9 (𝑅 = 𝑆 → (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥))
2623, 25anbi12d 747 . . . . . . . 8 (𝑅 = 𝑆 → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2722, 26syl 17 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2827adantr 480 . . . . . 6 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) ↔ (𝑆 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑆 𝑦𝑥)))
2921, 28mpbird 247 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥))
30 suprzcl2 11816 . . . . . 6 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ 𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
313, 30mp3an1 1451 . . . . 5 ((𝑅 ≠ ∅ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
3229, 31syl 17 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅)
333, 32sseldi 3634 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ)
343a1i 11 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → 𝑅 ⊆ ℤ)
3529simprd 478 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥)
36 1dvds 15043 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑀)
37 1dvds 15043 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → 1 ∥ 𝑁)
3836, 37anim12i 589 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁))
39 1z 11445 . . . . . . 7 1 ∈ ℤ
40 breq1 4688 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 1 → (𝑧𝑀 ↔ 1 ∥ 𝑀))
41 breq1 4688 . . . . . . . . 9 (𝑧 = 1 → (𝑧𝑁 ↔ 1 ∥ 𝑁))
4240, 41anbi12d 747 . . . . . . . 8 (𝑧 = 1 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁)))
4342, 1elrab2 3399 . . . . . . 7 (1 ∈ 𝑅 ↔ (1 ∈ ℤ ∧ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁)))
4439, 43mpbiran 973 . . . . . 6 (1 ∈ 𝑅 ↔ (1 ∥ 𝑀 ∧ 1 ∥ 𝑁))
4538, 44sylibr 224 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 1 ∈ 𝑅)
4645adantr 480 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → 1 ∈ 𝑅)
47 suprzub 11817 . . . 4 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 ∧ 1 ∈ 𝑅) → 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
4834, 35, 46, 47syl3anc 1366 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
49 elnnz1 11441 . . 3 (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
5033, 48, 49sylanbrc 699 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℕ)
51 breq1 4688 . . . . . 6 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → (𝑥𝑀 ↔ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀))
52 breq1 4688 . . . . . 6 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → (𝑥𝑁 ↔ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁))
5351, 52anbi12d 747 . . . . 5 (𝑥 = sup(𝑅, ℝ, < ) → ((𝑥𝑀𝑥𝑁) ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
54 breq1 4688 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑀𝑥𝑀))
55 breq1 4688 . . . . . . . 8 (𝑧 = 𝑥 → (𝑧𝑁𝑥𝑁))
5654, 55anbi12d 747 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝑥 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (𝑥𝑀𝑥𝑁)))
5756cbvrabv 3230 . . . . . 6 {𝑧 ∈ ℤ ∣ (𝑧𝑀𝑧𝑁)} = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (𝑥𝑀𝑥𝑁)}
581, 57eqtri 2673 . . . . 5 𝑅 = {𝑥 ∈ ℤ ∣ (𝑥𝑀𝑥𝑁)}
5953, 58elrab2 3399 . . . 4 (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ 𝑅 ↔ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
6032, 59sylib 208 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∈ ℤ ∧ (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁)))
6160simprd 478 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → (sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑀 ∧ sup(𝑅, ℝ, < ) ∥ 𝑁))
62 breq1 4688 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝐾 → (𝑧𝑀𝐾𝑀))
63 breq1 4688 . . . . . . 7 (𝑧 = 𝐾 → (𝑧𝑁𝐾𝑁))
6462, 63anbi12d 747 . . . . . 6 (𝑧 = 𝐾 → ((𝑧𝑀𝑧𝑁) ↔ (𝐾𝑀𝐾𝑁)))
6564, 1elrab2 3399 . . . . 5 (𝐾𝑅 ↔ (𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝐾𝑀𝐾𝑁)))
6665biimpri 218 . . . 4 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ (𝐾𝑀𝐾𝑁)) → 𝐾𝑅)
67663impb 1279 . . 3 ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾𝑅)
68 suprzub 11817 . . . . 5 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥𝐾𝑅) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < ))
69683expia 1286 . . . 4 ((𝑅 ⊆ ℤ ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥) → (𝐾𝑅𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
703, 69mpan 706 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∀𝑦𝑅 𝑦𝑥 → (𝐾𝑅𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
7135, 67, 70syl2im 40 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0)) → ((𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝐾𝑀𝐾𝑁) → 𝐾 ≤ sup(𝑅, ℝ, < )))
7250, 61, 713jca 1261 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 196  wo 382  wa 383  w3a 1054   = wceq 1523  wcel 2030  wne 2823  wral 2941  wrex 2942  {crab 2945  wss 3607  c0 3948  {cpr 4212   class class class wbr 4685  supcsup 8387  cr 9973  0cc0 9974  1c1 9975   < clt 10112  cle 10113  cn 11058  cz 11415  cdvds 15027
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1762  ax-4 1777  ax-5 1879  ax-6 1945  ax-7 1981  ax-8 2032  ax-9 2039  ax-10 2059  ax-11 2074  ax-12 2087  ax-13 2282  ax-ext 2631  ax-sep 4814  ax-nul 4822  ax-pow 4873  ax-pr 4936  ax-un 6991  ax-cnex 10030  ax-resscn 10031  ax-1cn 10032  ax-icn 10033  ax-addcl 10034  ax-addrcl 10035  ax-mulcl 10036  ax-mulrcl 10037  ax-mulcom 10038  ax-addass 10039  ax-mulass 10040  ax-distr 10041  ax-i2m1 10042  ax-1ne0 10043  ax-1rid 10044  ax-rnegex 10045  ax-rrecex 10046  ax-cnre 10047  ax-pre-lttri 10048  ax-pre-lttrn 10049  ax-pre-ltadd 10050  ax-pre-mulgt0 10051  ax-pre-sup 10052
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1055  df-3an 1056  df-tru 1526  df-ex 1745  df-nf 1750  df-sb 1938  df-eu 2502  df-mo 2503  df-clab 2638  df-cleq 2644  df-clel 2647  df-nfc 2782  df-ne 2824  df-nel 2927  df-ral 2946  df-rex 2947  df-reu 2948  df-rmo 2949  df-rab 2950  df-v 3233  df-sbc 3469  df-csb 3567  df-dif 3610  df-un 3612  df-in 3614  df-ss 3621  df-pss 3623  df-nul 3949  df-if 4120  df-pw 4193  df-sn 4211  df-pr 4213  df-tp 4215  df-op 4217  df-uni 4469  df-iun 4554  df-br 4686  df-opab 4746  df-mpt 4763  df-tr 4786  df-id 5053  df-eprel 5058  df-po 5064  df-so 5065  df-fr 5102  df-we 5104  df-xp 5149  df-rel 5150  df-cnv 5151  df-co 5152  df-dm 5153  df-rn 5154  df-res 5155  df-ima 5156  df-pred 5718  df-ord 5764  df-on 5765  df-lim 5766  df-suc 5767  df-iota 5889  df-fun 5928  df-fn 5929  df-f 5930  df-f1 5931  df-fo 5932  df-f1o 5933  df-fv 5934  df-riota 6651  df-ov 6693  df-oprab 6694  df-mpt2 6695  df-om 7108  df-2nd 7211  df-wrecs 7452  df-recs 7513  df-rdg 7551  df-er 7787  df-en 7998  df-dom 7999  df-sdom 8000  df-sup 8389  df-inf 8390  df-pnf 10114  df-mnf 10115  df-xr 10116  df-ltxr 10117  df-le 10118  df-sub 10306  df-neg 10307  df-div 10723  df-nn 11059  df-2 11117  df-3 11118  df-n0 11331  df-z 11416  df-uz 11726  df-rp 11871  df-seq 12842  df-exp 12901  df-cj 13883  df-re 13884  df-im 13885  df-sqrt 14019  df-abs 14020  df-dvds 15028
This theorem is referenced by:  gcdn0cl  15271  gcddvds  15272  dvdslegcd  15273
  Copyright terms: Public domain W3C validator