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Theorem divalglem9

Description: Lemma for divalg . (Contributed by Paul Chapman, 21-Mar-2011) (Revised by AV, 2-Oct-2020)

Ref Expression
Hypotheses divalglem8.1 ⊢ N ∈ ℤ
divalglem8.2 ⊢ D ∈ ℤ
divalglem8.3 ⊢ D ≠ 0
divalglem8.4 ⊢ S = r ∈ ℕ 0 | D ∥ N − r
divalglem9.5 ⊢ R = inf S ℝ <
Assertion divalglem9 ⊢ ∃! x ∈ S x < D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 divalglem8.1 ⊢ N ∈ ℤ
2 divalglem8.2 ⊢ D ∈ ℤ
3 divalglem8.3 ⊢ D ≠ 0
4 divalglem8.4 ⊢ S = r ∈ ℕ 0 | D ∥ N − r
5 divalglem9.5 ⊢ R = inf S ℝ <
6 1 2 3 4 divalglem2 ⊢ inf S ℝ < ∈ S
7 5 6 eqeltri ⊢ R ∈ S
8 1 2 3 4 5 divalglem5 ⊢ 0 ≤ R ∧ R < D
9 8 simpri ⊢ R < D
10 breq1 ⊢ x = R → x < D ↔ R < D
11 10 rspcev ⊢ R ∈ S ∧ R < D → ∃ x ∈ S x < D
12 7 9 11 mp2an ⊢ ∃ x ∈ S x < D
13 oveq2 ⊢ r = x → N − r = N − x
14 13 breq2d ⊢ r = x → D ∥ N − r ↔ D ∥ N − x
15 14 4 elrab2 ⊢ x ∈ S ↔ x ∈ ℕ 0 ∧ D ∥ N − x
16 15 simplbi ⊢ x ∈ S → x ∈ ℕ 0
17 16 nn0zd ⊢ x ∈ S → x ∈ ℤ
18 oveq2 ⊢ r = y → N − r = N − y
19 18 breq2d ⊢ r = y → D ∥ N − r ↔ D ∥ N − y
20 19 4 elrab2 ⊢ y ∈ S ↔ y ∈ ℕ 0 ∧ D ∥ N − y
21 20 simplbi ⊢ y ∈ S → y ∈ ℕ 0
22 21 nn0zd ⊢ y ∈ S → y ∈ ℤ
23 zsubcl ⊢ N ∈ ℤ ∧ x ∈ ℤ → N − x ∈ ℤ
24 1 23 mpan ⊢ x ∈ ℤ → N − x ∈ ℤ
25 zsubcl ⊢ N ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → N − y ∈ ℤ
26 1 25 mpan ⊢ y ∈ ℤ → N − y ∈ ℤ
27 24 26 anim12i ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → N − x ∈ ℤ ∧ N − y ∈ ℤ
28 17 22 27 syl2an ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → N − x ∈ ℤ ∧ N − y ∈ ℤ
29 15 simprbi ⊢ x ∈ S → D ∥ N − x
30 20 simprbi ⊢ y ∈ S → D ∥ N − y
31 29 30 anim12i ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ N − x ∧ D ∥ N − y
32 dvds2sub ⊢ D ∈ ℤ ∧ N − x ∈ ℤ ∧ N − y ∈ ℤ → D ∥ N − x ∧ D ∥ N − y → D ∥ N - x - N − y
33 2 32 mp3an1 ⊢ N − x ∈ ℤ ∧ N − y ∈ ℤ → D ∥ N − x ∧ D ∥ N − y → D ∥ N - x - N − y
34 28 31 33 sylc ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ N - x - N − y
35 zcn ⊢ x ∈ ℤ → x ∈ ℂ
36 zcn ⊢ y ∈ ℤ → y ∈ ℂ
37 1 zrei ⊢ N ∈ ℝ
38 37 recni ⊢ N ∈ ℂ
39 38 subidi ⊢ N − N = 0
40 39 oveq1i ⊢ N - N - x − y = 0 − x − y
41 0cn ⊢ 0 ∈ ℂ
42 subsub2 ⊢ 0 ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → 0 − x − y = 0 + y - x
43 41 42 mp3an1 ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → 0 − x − y = 0 + y - x
44 40 43 eqtrid ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → N - N - x − y = 0 + y - x
45 sub4 ⊢ N ∈ ℂ ∧ N ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → N - N - x − y = N - x - N − y
46 38 38 45 mpanl12 ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → N - N - x − y = N - x - N − y
47 subcl ⊢ y ∈ ℂ ∧ x ∈ ℂ → y − x ∈ ℂ
48 47 ancoms ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → y − x ∈ ℂ
49 48 addlidd ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → 0 + y - x = y − x
50 44 46 49 3eqtr3d ⊢ x ∈ ℂ ∧ y ∈ ℂ → N - x - N − y = y − x
51 35 36 50 syl2an ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → N - x - N − y = y − x
52 17 22 51 syl2an ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → N - x - N − y = y − x
53 52 breq2d ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ N - x - N − y ↔ D ∥ y − x
54 34 53 mpbid ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ y − x
55 zsubcl ⊢ y ∈ ℤ ∧ x ∈ ℤ → y − x ∈ ℤ
56 55 ancoms ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → y − x ∈ ℤ
57 absdvdsb ⊢ D ∈ ℤ ∧ y − x ∈ ℤ → D ∥ y − x ↔ D ∥ y − x
58 2 56 57 sylancr ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → D ∥ y − x ↔ D ∥ y − x
59 17 22 58 syl2an ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ y − x ↔ D ∥ y − x
60 54 59 mpbid ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ y − x
61 nnabscl ⊢ D ∈ ℤ ∧ D ≠ 0 → D ∈ ℕ
62 2 3 61 mp2an ⊢ D ∈ ℕ
63 62 nnzi ⊢ D ∈ ℤ
64 divides ⊢ D ∈ ℤ ∧ y − x ∈ ℤ → D ∥ y − x ↔ ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x
65 63 56 64 sylancr ⊢ x ∈ ℤ ∧ y ∈ ℤ → D ∥ y − x ↔ ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x
66 17 22 65 syl2an ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → D ∥ y − x ↔ ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x
67 60 66 mpbid ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x
68 67 adantr ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S ∧ x < D ∧ y < D → ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x
69 1 2 3 4 divalglem8 ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S ∧ x < D ∧ y < D → k ∈ ℤ → k ⁢ D = y − x → x = y
70 69 rexlimdv ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S ∧ x < D ∧ y < D → ∃ k ∈ ℤ k ⁢ D = y − x → x = y
71 68 70 mpd ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S ∧ x < D ∧ y < D → x = y
72 71 ex ⊢ x ∈ S ∧ y ∈ S → x < D ∧ y < D → x = y
73 72 rgen2 ⊢ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < D ∧ y < D → x = y
74 breq1 ⊢ x = y → x < D ↔ y < D
75 74 reu4 ⊢ ∃! x ∈ S x < D ↔ ∃ x ∈ S x < D ∧ ∀ x ∈ S ∀ y ∈ S x < D ∧ y < D → x = y
76 12 73 75 mpbir2an ⊢ ∃! x ∈ S x < D