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Theorem dvdsmulf1o

Description: If M and N are two coprime integers, multiplication forms a bijection from the set of pairs <. j , k >. where j || M and k || N , to the set of divisors of M x. N . (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jul-2015)

Ref Expression
Hypotheses dvdsmulf1o.1 ⊢ φ → M ∈ ℕ
dvdsmulf1o.2 ⊢ φ → N ∈ ℕ
dvdsmulf1o.3 ⊢ φ → M gcd N = 1
dvdsmulf1o.x ⊢ X = x ∈ ℕ | x ∥ M
dvdsmulf1o.y ⊢ Y = x ∈ ℕ | x ∥ N
dvdsmulf1o.z ⊢ Z = x ∈ ℕ | x ∥ M ⋅ N
Assertion dvdsmulf1o ⊢ φ → × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 onto Z

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 dvdsmulf1o.1 ⊢ φ → M ∈ ℕ
2 dvdsmulf1o.2 ⊢ φ → N ∈ ℕ
3 dvdsmulf1o.3 ⊢ φ → M gcd N = 1
4 dvdsmulf1o.x ⊢ X = x ∈ ℕ | x ∥ M
5 dvdsmulf1o.y ⊢ Y = x ∈ ℕ | x ∥ N
6 dvdsmulf1o.z ⊢ Z = x ∈ ℕ | x ∥ M ⋅ N
7 ax-mulf ⊢ × : ℂ × ℂ ⟶ ℂ
8 ffn ⊢ × : ℂ × ℂ ⟶ ℂ → × Fn ℂ × ℂ
9 7 8 ax-mp ⊢ × Fn ℂ × ℂ
10 4 ssrab3 ⊢ X ⊆ ℕ
11 nnsscn ⊢ ℕ ⊆ ℂ
12 10 11 sstri ⊢ X ⊆ ℂ
13 5 ssrab3 ⊢ Y ⊆ ℕ
14 13 11 sstri ⊢ Y ⊆ ℂ
15 xpss12 ⊢ X ⊆ ℂ ∧ Y ⊆ ℂ → X × Y ⊆ ℂ × ℂ
16 12 14 15 mp2an ⊢ X × Y ⊆ ℂ × ℂ
17 fnssres ⊢ × Fn ℂ × ℂ ∧ X × Y ⊆ ℂ × ℂ → × ↾ X × Y Fn X × Y
18 9 16 17 mp2an ⊢ × ↾ X × Y Fn X × Y
19 18 a1i ⊢ φ → × ↾ X × Y Fn X × Y
20 ovres ⊢ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i × ↾ X × Y j = i ⁢ j
21 20 adantl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i × ↾ X × Y j = i ⁢ j
22 breq1 ⊢ x = i → x ∥ M ↔ i ∥ M
23 22 4 elrab2 ⊢ i ∈ X ↔ i ∈ ℕ ∧ i ∥ M
24 23 simplbi ⊢ i ∈ X → i ∈ ℕ
25 24 ad2antrl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ∈ ℕ
26 breq1 ⊢ x = j → x ∥ N ↔ j ∥ N
27 26 5 elrab2 ⊢ j ∈ Y ↔ j ∈ ℕ ∧ j ∥ N
28 27 simplbi ⊢ j ∈ Y → j ∈ ℕ
29 28 ad2antll ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → j ∈ ℕ
30 25 29 nnmulcld ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⁢ j ∈ ℕ
31 27 simprbi ⊢ j ∈ Y → j ∥ N
32 31 ad2antll ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → j ∥ N
33 23 simprbi ⊢ i ∈ X → i ∥ M
34 33 ad2antrl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ∥ M
35 29 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → j ∈ ℤ
36 2 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → N ∈ ℕ
37 36 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → N ∈ ℤ
38 25 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ∈ ℤ
39 dvdscmul ⊢ j ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ → j ∥ N → i ⁢ j ∥ i ⋅ N
40 35 37 38 39 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → j ∥ N → i ⁢ j ∥ i ⋅ N
41 1 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → M ∈ ℕ
42 41 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → M ∈ ℤ
43 dvdsmulc ⊢ i ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → i ∥ M → i ⋅ N ∥ M ⋅ N
44 38 42 37 43 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ∥ M → i ⋅ N ∥ M ⋅ N
45 30 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⁢ j ∈ ℤ
46 38 37 zmulcld ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⋅ N ∈ ℤ
47 42 37 zmulcld ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → M ⋅ N ∈ ℤ
48 dvdstr ⊢ i ⁢ j ∈ ℤ ∧ i ⋅ N ∈ ℤ ∧ M ⋅ N ∈ ℤ → i ⁢ j ∥ i ⋅ N ∧ i ⋅ N ∥ M ⋅ N → i ⁢ j ∥ M ⋅ N
49 45 46 47 48 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⁢ j ∥ i ⋅ N ∧ i ⋅ N ∥ M ⋅ N → i ⁢ j ∥ M ⋅ N
50 40 44 49 syl2and ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → j ∥ N ∧ i ∥ M → i ⁢ j ∥ M ⋅ N
51 32 34 50 mp2and ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⁢ j ∥ M ⋅ N
52 breq1 ⊢ x = i ⁢ j → x ∥ M ⋅ N ↔ i ⁢ j ∥ M ⋅ N
53 52 6 elrab2 ⊢ i ⁢ j ∈ Z ↔ i ⁢ j ∈ ℕ ∧ i ⁢ j ∥ M ⋅ N
54 30 51 53 sylanbrc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i ⁢ j ∈ Z
55 21 54 eqeltrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → i × ↾ X × Y j ∈ Z
56 55 ralrimivva ⊢ φ → ∀ i ∈ X ∀ j ∈ Y i × ↾ X × Y j ∈ Z
57 ffnov ⊢ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ Z ↔ × ↾ X × Y Fn X × Y ∧ ∀ i ∈ X ∀ j ∈ Y i × ↾ X × Y j ∈ Z
58 19 56 57 sylanbrc ⊢ φ → × ↾ X × Y : X × Y ⟶ Z
59 25 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∈ ℕ
60 59 nnnn0d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∈ ℕ 0
61 simprll ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∈ X
62 breq1 ⊢ x = m → x ∥ M ↔ m ∥ M
63 62 4 elrab2 ⊢ m ∈ X ↔ m ∈ ℕ ∧ m ∥ M
64 63 simplbi ⊢ m ∈ X → m ∈ ℕ
65 61 64 syl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∈ ℕ
66 65 nnnn0d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∈ ℕ 0
67 59 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∈ ℤ
68 29 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → j ∈ ℕ
69 68 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → j ∈ ℤ
70 dvdsmul1 ⊢ i ∈ ℤ ∧ j ∈ ℤ → i ∥ i ⁢ j
71 67 69 70 syl2anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∥ i ⁢ j
72 simprr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ⁢ j = m ⁢ n
73 12 61 sselid ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∈ ℂ
74 simprlr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → n ∈ Y
75 breq1 ⊢ x = n → x ∥ N ↔ n ∥ N
76 75 5 elrab2 ⊢ n ∈ Y ↔ n ∈ ℕ ∧ n ∥ N
77 76 simplbi ⊢ n ∈ Y → n ∈ ℕ
78 74 77 syl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → n ∈ ℕ
79 78 nncnd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → n ∈ ℂ
80 73 79 mulcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ⁢ n = n ⁢ m
81 72 80 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ⁢ j = n ⁢ m
82 71 81 breqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∥ n ⁢ m
83 78 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → n ∈ ℤ
84 37 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → N ∈ ℤ
85 67 84 gcdcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i gcd N = N gcd i
86 42 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → M ∈ ℤ
87 2 nnzd ⊢ φ → N ∈ ℤ
88 1 nnzd ⊢ φ → M ∈ ℤ
89 87 88 gcdcomd ⊢ φ → N gcd M = M gcd N
90 89 3 eqtrd ⊢ φ → N gcd M = 1
91 90 ad2antrr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → N gcd M = 1
92 34 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∥ M
93 rpdvds ⊢ N ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ N gcd M = 1 ∧ i ∥ M → N gcd i = 1
94 84 67 86 91 92 93 syl32anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → N gcd i = 1
95 85 94 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i gcd N = 1
96 76 simprbi ⊢ n ∈ Y → n ∥ N
97 74 96 syl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → n ∥ N
98 rpdvds ⊢ i ∈ ℤ ∧ n ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ i gcd N = 1 ∧ n ∥ N → i gcd n = 1
99 67 83 84 95 97 98 syl32anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i gcd n = 1
100 65 nnzd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∈ ℤ
101 coprmdvds ⊢ i ∈ ℤ ∧ n ∈ ℤ ∧ m ∈ ℤ → i ∥ n ⁢ m ∧ i gcd n = 1 → i ∥ m
102 67 83 100 101 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∥ n ⁢ m ∧ i gcd n = 1 → i ∥ m
103 82 99 102 mp2and ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∥ m
104 dvdsmul1 ⊢ m ∈ ℤ ∧ n ∈ ℤ → m ∥ m ⁢ n
105 100 83 104 syl2anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∥ m ⁢ n
106 59 nncnd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ∈ ℂ
107 68 nncnd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → j ∈ ℂ
108 106 107 mulcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ⁢ j = j ⁢ i
109 72 108 eqtr3d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ⁢ n = j ⁢ i
110 105 109 breqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∥ j ⁢ i
111 100 84 gcdcomd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m gcd N = N gcd m
112 63 simprbi ⊢ m ∈ X → m ∥ M
113 61 112 syl ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∥ M
114 rpdvds ⊢ N ∈ ℤ ∧ m ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ N gcd M = 1 ∧ m ∥ M → N gcd m = 1
115 84 100 86 91 113 114 syl32anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → N gcd m = 1
116 111 115 eqtrd ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m gcd N = 1
117 32 adantr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → j ∥ N
118 rpdvds ⊢ m ∈ ℤ ∧ j ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ m gcd N = 1 ∧ j ∥ N → m gcd j = 1
119 100 69 84 116 117 118 syl32anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m gcd j = 1
120 coprmdvds ⊢ m ∈ ℤ ∧ j ∈ ℤ ∧ i ∈ ℤ → m ∥ j ⁢ i ∧ m gcd j = 1 → m ∥ i
121 100 69 67 120 syl3anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∥ j ⁢ i ∧ m gcd j = 1 → m ∥ i
122 110 119 121 mp2and ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → m ∥ i
123 dvdseq ⊢ i ∈ ℕ 0 ∧ m ∈ ℕ 0 ∧ i ∥ m ∧ m ∥ i → i = m
124 60 66 103 122 123 syl22anc ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i = m
125 59 nnne0d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ≠ 0
126 124 oveq1d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ⁢ n = m ⁢ n
127 72 126 eqtr4d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i ⁢ j = i ⁢ n
128 107 79 106 125 127 mulcanad ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → j = n
129 124 128 opeq12d ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y ∧ i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
130 129 expr ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y ∧ m ∈ X ∧ n ∈ Y → i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
131 130 ralrimivva ⊢ φ ∧ i ∈ X ∧ j ∈ Y → ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
132 131 ralrimivva ⊢ φ → ∀ i ∈ X ∀ j ∈ Y ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
133 fvres ⊢ u ∈ X × Y → × ↾ X × Y ⁡ u = × ⁡ u
134 fvres ⊢ v ∈ X × Y → × ↾ X × Y ⁡ v = × ⁡ v
135 133 134 eqeqan12d ⊢ u ∈ X × Y ∧ v ∈ X × Y → × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v ↔ × ⁡ u = × ⁡ v
136 135 imbi1d ⊢ u ∈ X × Y ∧ v ∈ X × Y → × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v ↔ × ⁡ u = × ⁡ v → u = v
137 136 ralbidva ⊢ u ∈ X × Y → ∀ v ∈ X × Y × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v ↔ ∀ v ∈ X × Y × ⁡ u = × ⁡ v → u = v
138 137 ralbiia ⊢ ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v ↔ ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ⁡ u = × ⁡ v → u = v
139 fveq2 ⊢ v = m n → × ⁡ v = × ⁡ m n
140 df-ov ⊢ m ⁢ n = × ⁡ m n
141 139 140 eqtr4di ⊢ v = m n → × ⁡ v = m ⁢ n
142 141 eqeq2d ⊢ v = m n → × ⁡ u = × ⁡ v ↔ × ⁡ u = m ⁢ n
143 eqeq2 ⊢ v = m n → u = v ↔ u = m n
144 142 143 imbi12d ⊢ v = m n → × ⁡ u = × ⁡ v → u = v ↔ × ⁡ u = m ⁢ n → u = m n
145 144 ralxp ⊢ ∀ v ∈ X × Y × ⁡ u = × ⁡ v → u = v ↔ ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y × ⁡ u = m ⁢ n → u = m n
146 fveq2 ⊢ u = i j → × ⁡ u = × ⁡ i j
147 df-ov ⊢ i ⁢ j = × ⁡ i j
148 146 147 eqtr4di ⊢ u = i j → × ⁡ u = i ⁢ j
149 148 eqeq1d ⊢ u = i j → × ⁡ u = m ⁢ n ↔ i ⁢ j = m ⁢ n
150 eqeq1 ⊢ u = i j → u = m n ↔ i j = m n
151 149 150 imbi12d ⊢ u = i j → × ⁡ u = m ⁢ n → u = m n ↔ i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
152 151 2ralbidv ⊢ u = i j → ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y × ⁡ u = m ⁢ n → u = m n ↔ ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
153 145 152 bitrid ⊢ u = i j → ∀ v ∈ X × Y × ⁡ u = × ⁡ v → u = v ↔ ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
154 153 ralxp ⊢ ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ⁡ u = × ⁡ v → u = v ↔ ∀ i ∈ X ∀ j ∈ Y ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
155 138 154 bitri ⊢ ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v ↔ ∀ i ∈ X ∀ j ∈ Y ∀ m ∈ X ∀ n ∈ Y i ⁢ j = m ⁢ n → i j = m n
156 132 155 sylibr ⊢ φ → ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v
157 dff13 ⊢ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 Z ↔ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ Z ∧ ∀ u ∈ X × Y ∀ v ∈ X × Y × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ v → u = v
158 58 156 157 sylanbrc ⊢ φ → × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 Z
159 breq1 ⊢ x = w → x ∥ M ⋅ N ↔ w ∥ M ⋅ N
160 159 6 elrab2 ⊢ w ∈ Z ↔ w ∈ ℕ ∧ w ∥ M ⋅ N
161 160 simplbi ⊢ w ∈ Z → w ∈ ℕ
162 161 adantl ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w ∈ ℕ
163 162 nnzd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w ∈ ℤ
164 1 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ Z → M ∈ ℕ
165 164 nnzd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → M ∈ ℤ
166 164 nnne0d ⊢ φ ∧ w ∈ Z → M ≠ 0
167 simpr ⊢ w = 0 ∧ M = 0 → M = 0
168 167 necon3ai ⊢ M ≠ 0 → ¬ w = 0 ∧ M = 0
169 166 168 syl ⊢ φ ∧ w ∈ Z → ¬ w = 0 ∧ M = 0
170 gcdn0cl ⊢ w ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ ¬ w = 0 ∧ M = 0 → w gcd M ∈ ℕ
171 163 165 169 170 syl21anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ∈ ℕ
172 gcddvds ⊢ w ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → w gcd M ∥ w ∧ w gcd M ∥ M
173 163 165 172 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ∥ w ∧ w gcd M ∥ M
174 173 simprd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ∥ M
175 breq1 ⊢ x = w gcd M → x ∥ M ↔ w gcd M ∥ M
176 175 4 elrab2 ⊢ w gcd M ∈ X ↔ w gcd M ∈ ℕ ∧ w gcd M ∥ M
177 171 174 176 sylanbrc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ∈ X
178 2 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ Z → N ∈ ℕ
179 178 nnzd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → N ∈ ℤ
180 178 nnne0d ⊢ φ ∧ w ∈ Z → N ≠ 0
181 simpr ⊢ w = 0 ∧ N = 0 → N = 0
182 181 necon3ai ⊢ N ≠ 0 → ¬ w = 0 ∧ N = 0
183 180 182 syl ⊢ φ ∧ w ∈ Z → ¬ w = 0 ∧ N = 0
184 gcdn0cl ⊢ w ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ ¬ w = 0 ∧ N = 0 → w gcd N ∈ ℕ
185 163 179 183 184 syl21anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd N ∈ ℕ
186 gcddvds ⊢ w ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → w gcd N ∥ w ∧ w gcd N ∥ N
187 163 179 186 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd N ∥ w ∧ w gcd N ∥ N
188 187 simprd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd N ∥ N
189 breq1 ⊢ x = w gcd N → x ∥ N ↔ w gcd N ∥ N
190 189 5 elrab2 ⊢ w gcd N ∈ Y ↔ w gcd N ∈ ℕ ∧ w gcd N ∥ N
191 185 188 190 sylanbrc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd N ∈ Y
192 177 191 opelxpd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M w gcd N ∈ X × Y
193 192 fvresd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → × ↾ X × Y ⁡ w gcd M w gcd N = × ⁡ w gcd M w gcd N
194 3 adantr ⊢ φ ∧ w ∈ Z → M gcd N = 1
195 rpmulgcd2 ⊢ w ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ M gcd N = 1 → w gcd M ⋅ N = w gcd M ⁢ w gcd N
196 163 165 179 194 195 syl31anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ⋅ N = w gcd M ⁢ w gcd N
197 df-ov ⊢ w gcd M ⁢ w gcd N = × ⁡ w gcd M w gcd N
198 196 197 eqtrdi ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ⋅ N = × ⁡ w gcd M w gcd N
199 160 simprbi ⊢ w ∈ Z → w ∥ M ⋅ N
200 199 adantl ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w ∥ M ⋅ N
201 1 2 nnmulcld ⊢ φ → M ⋅ N ∈ ℕ
202 gcdeq ⊢ w ∈ ℕ ∧ M ⋅ N ∈ ℕ → w gcd M ⋅ N = w ↔ w ∥ M ⋅ N
203 161 201 202 syl2anr ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ⋅ N = w ↔ w ∥ M ⋅ N
204 200 203 mpbird ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w gcd M ⋅ N = w
205 193 198 204 3eqtr2rd ⊢ φ ∧ w ∈ Z → w = × ↾ X × Y ⁡ w gcd M w gcd N
206 fveq2 ⊢ u = w gcd M w gcd N → × ↾ X × Y ⁡ u = × ↾ X × Y ⁡ w gcd M w gcd N
207 206 rspceeqv ⊢ w gcd M w gcd N ∈ X × Y ∧ w = × ↾ X × Y ⁡ w gcd M w gcd N → ∃ u ∈ X × Y w = × ↾ X × Y ⁡ u
208 192 205 207 syl2anc ⊢ φ ∧ w ∈ Z → ∃ u ∈ X × Y w = × ↾ X × Y ⁡ u
209 208 ralrimiva ⊢ φ → ∀ w ∈ Z ∃ u ∈ X × Y w = × ↾ X × Y ⁡ u
210 dffo3 ⊢ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ onto Z ↔ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ Z ∧ ∀ w ∈ Z ∃ u ∈ X × Y w = × ↾ X × Y ⁡ u
211 58 209 210 sylanbrc ⊢ φ → × ↾ X × Y : X × Y ⟶ onto Z
212 df-f1o ⊢ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 onto Z ↔ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 Z ∧ × ↾ X × Y : X × Y ⟶ onto Z
213 158 211 212 sylanbrc ⊢ φ → × ↾ X × Y : X × Y ⟶ 1-1 onto Z