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Theorem elq2

Description: Elementhood in the rational numbers, providing the canonical representation. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Nov-2025)

Ref Expression
Assertion elq2 Q p q Q = p q p gcd q = 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq1 p = x x gcd y p q = x x gcd y q
2 1 eqeq2d p = x x gcd y Q = p q Q = x x gcd y q
3 oveq1 p = x x gcd y p gcd q = x x gcd y gcd q
4 3 eqeq1d p = x x gcd y p gcd q = 1 x x gcd y gcd q = 1
5 2 4 anbi12d p = x x gcd y Q = p q p gcd q = 1 Q = x x gcd y q x x gcd y gcd q = 1
6 oveq2 q = y x gcd y x x gcd y q = x x gcd y y x gcd y
7 6 eqeq2d q = y x gcd y Q = x x gcd y q Q = x x gcd y y x gcd y
8 oveq2 q = y x gcd y x x gcd y gcd q = x x gcd y gcd y x gcd y
9 8 eqeq1d q = y x gcd y x x gcd y gcd q = 1 x x gcd y gcd y x gcd y = 1
10 7 9 anbi12d q = y x gcd y Q = x x gcd y q x x gcd y gcd q = 1 Q = x x gcd y y x gcd y x x gcd y gcd y x gcd y = 1
11 simpllr Q x y Q = x y x
12 simplr Q x y Q = x y y
13 12 nnzd Q x y Q = x y y
14 12 nnne0d Q x y Q = x y y 0
15 divgcdz x y y 0 x x gcd y
16 11 13 14 15 syl3anc Q x y Q = x y x x gcd y
17 divgcdnnr y x y x gcd y
18 12 11 17 syl2anc Q x y Q = x y y x gcd y
19 simpr Q x y Q = x y Q = x y
20 11 zcnd Q x y Q = x y x
21 12 nncnd Q x y Q = x y y
22 11 13 gcdcld Q x y Q = x y x gcd y 0
23 22 nn0cnd Q x y Q = x y x gcd y
24 14 neneqd Q x y Q = x y ¬ y = 0
25 24 intnand Q x y Q = x y ¬ x = 0 y = 0
26 gcdeq0 x y x gcd y = 0 x = 0 y = 0
27 26 necon3abid x y x gcd y 0 ¬ x = 0 y = 0
28 27 biimpar x y ¬ x = 0 y = 0 x gcd y 0
29 11 13 25 28 syl21anc Q x y Q = x y x gcd y 0
30 20 21 23 14 29 divcan7d Q x y Q = x y x x gcd y y x gcd y = x y
31 19 30 eqtr4d Q x y Q = x y Q = x x gcd y y x gcd y
32 divgcdcoprm0 x y y 0 x x gcd y gcd y x gcd y = 1
33 11 13 14 32 syl3anc Q x y Q = x y x x gcd y gcd y x gcd y = 1
34 31 33 jca Q x y Q = x y Q = x x gcd y y x gcd y x x gcd y gcd y x gcd y = 1
35 5 10 16 18 34 2rspcedvdw Q x y Q = x y p q Q = p q p gcd q = 1
36 elq Q x y Q = x y
37 36 biimpi Q x y Q = x y
38 35 37 r19.29vva Q p q Q = p q p gcd q = 1