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Theorem isabvd

Description: Properties that determine an absolute value. (Contributed by Mario Carneiro, 8-Sep-2014) (Revised by Mario Carneiro, 4-Dec-2014)

Ref Expression
Hypotheses isabvd.a ⊢ φ → A = AbsVal ⁡ R
isabvd.b ⊢ φ → B = Base R
isabvd.p ⊢ φ → + ˙ = + R
isabvd.t ⊢ φ → · ˙ = ⋅ R
isabvd.z ⊢ φ → 0 ˙ = 0 R
isabvd.1 ⊢ φ → R ∈ Ring
isabvd.2 ⊢ φ → F : B ⟶ ℝ
isabvd.3 ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ = 0
isabvd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ → 0 < F ⁡ x
isabvd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙ → F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
isabvd.6 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙ → F ⁡ x + ˙ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
Assertion isabvd ⊢ φ → F ∈ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isabvd.a ⊢ φ → A = AbsVal ⁡ R
2 isabvd.b ⊢ φ → B = Base R
3 isabvd.p ⊢ φ → + ˙ = + R
4 isabvd.t ⊢ φ → · ˙ = ⋅ R
5 isabvd.z ⊢ φ → 0 ˙ = 0 R
6 isabvd.1 ⊢ φ → R ∈ Ring
7 isabvd.2 ⊢ φ → F : B ⟶ ℝ
8 isabvd.3 ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ = 0
9 isabvd.4 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ → 0 < F ⁡ x
10 isabvd.5 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙ → F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
11 isabvd.6 ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ x ≠ 0 ˙ ∧ y ∈ B ∧ y ≠ 0 ˙ → F ⁡ x + ˙ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
12 2 feq2d ⊢ φ → F : B ⟶ ℝ ↔ F : Base R ⟶ ℝ
13 7 12 mpbid ⊢ φ → F : Base R ⟶ ℝ
14 13 ffnd ⊢ φ → F Fn Base R
15 13 ffvelcdmda ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ x ∈ ℝ
16 0le0 ⊢ 0 ≤ 0
17 5 fveq2d ⊢ φ → F ⁡ 0 ˙ = F ⁡ 0 R
18 17 8 eqtr3d ⊢ φ → F ⁡ 0 R = 0
19 16 18 breqtrrid ⊢ φ → 0 ≤ F ⁡ 0 R
20 19 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → 0 ≤ F ⁡ 0 R
21 fveq2 ⊢ x = 0 R → F ⁡ x = F ⁡ 0 R
22 21 breq2d ⊢ x = 0 R → 0 ≤ F ⁡ x ↔ 0 ≤ F ⁡ 0 R
23 20 22 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → x = 0 R → 0 ≤ F ⁡ x
24 simp1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → φ
25 simp2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → x ∈ Base R
26 2 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → B = Base R
27 25 26 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → x ∈ B
28 simp3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → x ≠ 0 R
29 5 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → 0 ˙ = 0 R
30 28 29 neeqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → x ≠ 0 ˙
31 24 27 30 9 syl3anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → 0 < F ⁡ x
32 0re ⊢ 0 ∈ ℝ
33 15 3adant3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → F ⁡ x ∈ ℝ
34 ltle ⊢ 0 ∈ ℝ ∧ F ⁡ x ∈ ℝ → 0 < F ⁡ x → 0 ≤ F ⁡ x
35 32 33 34 sylancr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → 0 < F ⁡ x → 0 ≤ F ⁡ x
36 31 35 mpd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → 0 ≤ F ⁡ x
37 36 3expia ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → x ≠ 0 R → 0 ≤ F ⁡ x
38 23 37 pm2.61dne ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → 0 ≤ F ⁡ x
39 elrege0 ⊢ F ⁡ x ∈ 0 +∞ ↔ F ⁡ x ∈ ℝ ∧ 0 ≤ F ⁡ x
40 15 38 39 sylanbrc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ x ∈ 0 +∞
41 40 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base R F ⁡ x ∈ 0 +∞
42 ffnfv ⊢ F : Base R ⟶ 0 +∞ ↔ F Fn Base R ∧ ∀ x ∈ Base R F ⁡ x ∈ 0 +∞
43 14 41 42 sylanbrc ⊢ φ → F : Base R ⟶ 0 +∞
44 31 gt0ne0d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R → F ⁡ x ≠ 0
45 44 3expia ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → x ≠ 0 R → F ⁡ x ≠ 0
46 45 necon4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ x = 0 → x = 0 R
47 18 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ 0 R = 0
48 fveqeq2 ⊢ x = 0 R → F ⁡ x = 0 ↔ F ⁡ 0 R = 0
49 47 48 syl5ibrcom ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → x = 0 R → F ⁡ x = 0
50 46 49 impbid ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ x = 0 ↔ x = 0 R
51 18 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ 0 R = 0
52 51 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ 0 R = 0
53 oveq1 ⊢ x = 0 R → x ⋅ R y = 0 R ⋅ R y
54 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → R ∈ Ring
55 simp3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → y ∈ Base R
56 eqid ⊢ Base R = Base R
57 eqid ⊢ ⋅ R = ⋅ R
58 eqid ⊢ 0 R = 0 R
59 56 57 58 ringlz ⊢ R ∈ Ring ∧ y ∈ Base R → 0 R ⋅ R y = 0 R
60 54 55 59 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → 0 R ⋅ R y = 0 R
61 53 60 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → x ⋅ R y = 0 R
62 61 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ 0 R
63 21 51 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x = 0
64 63 oveq1d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x ⁢ F ⁡ y = 0 ⋅ F ⁡ y
65 13 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F : Base R ⟶ ℝ
66 65 55 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ y ∈ ℝ
67 66 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ y ∈ ℂ
68 67 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ y ∈ ℂ
69 68 mul02d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → 0 ⋅ F ⁡ y = 0
70 64 69 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x ⁢ F ⁡ y = 0
71 52 62 70 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
72 51 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ 0 R = 0
73 oveq2 ⊢ y = 0 R → x ⋅ R y = x ⋅ R 0 R
74 simp2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x ∈ Base R
75 56 57 58 ringrz ⊢ R ∈ Ring ∧ x ∈ Base R → x ⋅ R 0 R = 0 R
76 54 74 75 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x ⋅ R 0 R = 0 R
77 73 76 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → x ⋅ R y = 0 R
78 77 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ 0 R
79 fveq2 ⊢ y = 0 R → F ⁡ y = F ⁡ 0 R
80 79 51 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ y = 0
81 80 oveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ⁢ F ⁡ y = F ⁡ x ⋅ 0
82 65 74 ffvelcdmd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ x ∈ ℝ
83 82 recnd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ x ∈ ℂ
84 83 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ∈ ℂ
85 84 mul01d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ⋅ 0 = 0
86 81 85 eqtrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ⁢ F ⁡ y = 0
87 72 78 86 3eqtr4d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
88 simpl1 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → φ
89 88 4 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → · ˙ = ⋅ R
90 89 oveqd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x · ˙ y = x ⋅ R y
91 90 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ⋅ R y
92 simpl2 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x ∈ Base R
93 88 2 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → B = Base R
94 92 93 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x ∈ B
95 simprl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x ≠ 0 R
96 88 5 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → 0 ˙ = 0 R
97 95 96 neeqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x ≠ 0 ˙
98 simpl3 ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → y ∈ Base R
99 98 93 eleqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → y ∈ B
100 simprr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → y ≠ 0 R
101 100 96 neeqtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → y ≠ 0 ˙
102 88 94 97 99 101 10 syl122anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x · ˙ y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
103 91 102 eqtr3d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
104 71 87 103 pm2.61da2ne ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y
105 oveq1 ⊢ x = 0 R → x + R y = 0 R + R y
106 ringgrp ⊢ R ∈ Ring → R ∈ Grp
107 54 106 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → R ∈ Grp
108 eqid ⊢ + R = + R
109 56 108 58 grplid ⊢ R ∈ Grp ∧ y ∈ Base R → 0 R + R y = y
110 107 55 109 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → 0 R + R y = y
111 105 110 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → x + R y = y
112 111 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x + R y = F ⁡ y
113 16 63 breqtrrid ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → 0 ≤ F ⁡ x
114 66 82 addge02d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → 0 ≤ F ⁡ x ↔ F ⁡ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
115 114 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → 0 ≤ F ⁡ x ↔ F ⁡ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
116 113 115 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
117 112 116 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x = 0 R → F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
118 oveq2 ⊢ y = 0 R → x + R y = x + R 0 R
119 56 108 58 grprid ⊢ R ∈ Grp ∧ x ∈ Base R → x + R 0 R = x
120 107 74 119 syl2anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → x + R 0 R = x
121 118 120 sylan9eqr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → x + R y = x
122 121 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x + R y = F ⁡ x
123 16 80 breqtrrid ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → 0 ≤ F ⁡ y
124 82 66 addge01d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → 0 ≤ F ⁡ y ↔ F ⁡ x ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
125 124 adantr ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → 0 ≤ F ⁡ y ↔ F ⁡ x ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
126 123 125 mpbid ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
127 122 126 eqbrtrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ y = 0 R → F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
128 88 3 syl ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → + ˙ = + R
129 128 oveqd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → x + ˙ y = x + R y
130 129 fveq2d ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x + ˙ y = F ⁡ x + R y
131 88 94 97 99 101 11 syl122anc ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x + ˙ y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
132 130 131 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R ∧ x ≠ 0 R ∧ y ≠ 0 R → F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
133 117 127 132 pm2.61da2ne ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
134 104 133 jca ⊢ φ ∧ x ∈ Base R ∧ y ∈ Base R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
135 134 3expia ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → y ∈ Base R → F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
136 135 ralrimiv ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → ∀ y ∈ Base R F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
137 50 136 jca ⊢ φ ∧ x ∈ Base R → F ⁡ x = 0 ↔ x = 0 R ∧ ∀ y ∈ Base R F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
138 137 ralrimiva ⊢ φ → ∀ x ∈ Base R F ⁡ x = 0 ↔ x = 0 R ∧ ∀ y ∈ Base R F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
139 eqid ⊢ AbsVal ⁡ R = AbsVal ⁡ R
140 139 56 108 57 58 isabv ⊢ R ∈ Ring → F ∈ AbsVal ⁡ R ↔ F : Base R ⟶ 0 +∞ ∧ ∀ x ∈ Base R F ⁡ x = 0 ↔ x = 0 R ∧ ∀ y ∈ Base R F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
141 6 140 syl ⊢ φ → F ∈ AbsVal ⁡ R ↔ F : Base R ⟶ 0 +∞ ∧ ∀ x ∈ Base R F ⁡ x = 0 ↔ x = 0 R ∧ ∀ y ∈ Base R F ⁡ x ⋅ R y = F ⁡ x ⁢ F ⁡ y ∧ F ⁡ x + R y ≤ F ⁡ x + F ⁡ y
142 43 138 141 mpbir2and ⊢ φ → F ∈ AbsVal ⁡ R
143 142 1 eleqtrrd ⊢ φ → F ∈ A