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Theorem isarchiofld

Description: Axiom of Archimedes : a characterization of the Archimedean property for ordered fields. (Contributed by Thierry Arnoux, 9-Apr-2018)

Ref Expression
Hypotheses isarchiofld.b B = Base W
isarchiofld.h H = ℤRHom W
isarchiofld.l < ˙ = < W
Assertion isarchiofld W oField W Archi x B n x < ˙ H n

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 isarchiofld.b B = Base W
2 isarchiofld.h H = ℤRHom W
3 isarchiofld.l < ˙ = < W
4 isofld W oField W Field W oRing
5 4 simprbi W oField W oRing
6 orngogrp W oRing W oGrp
7 eqid 0 W = 0 W
8 eqid W = W
9 1 7 3 8 isarchi3 W oGrp W Archi y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
10 5 6 9 3syl W oField W Archi y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
11 orngring W oRing W Ring
12 eqid 1 W = 1 W
13 1 12 ringidcl W Ring 1 W B
14 5 11 13 3syl W oField 1 W B
15 breq2 y = 1 W 0 W < ˙ y 0 W < ˙ 1 W
16 oveq2 y = 1 W n W y = n W 1 W
17 16 breq2d y = 1 W x < ˙ n W y x < ˙ n W 1 W
18 17 rexbidv y = 1 W n x < ˙ n W y n x < ˙ n W 1 W
19 15 18 imbi12d y = 1 W 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W
20 19 ralbidv y = 1 W x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W
21 20 rspcv 1 W B y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W
22 14 21 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W
23 7 12 3 ofldlt1 W oField 0 W < ˙ 1 W
24 pm5.5 0 W < ˙ 1 W 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W n x < ˙ n W 1 W
25 23 24 syl W oField 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W n x < ˙ n W 1 W
26 25 ralbidv W oField x B 0 W < ˙ 1 W n x < ˙ n W 1 W x B n x < ˙ n W 1 W
27 22 26 sylibd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B n x < ˙ n W 1 W
28 5 11 syl W oField W Ring
29 nnz n n
30 2 8 12 zrhmulg W Ring n H n = n W 1 W
31 28 29 30 syl2an W oField n H n = n W 1 W
32 31 breq2d W oField n x < ˙ H n x < ˙ n W 1 W
33 32 rexbidva W oField n x < ˙ H n n x < ˙ n W 1 W
34 33 ralbidv W oField x B n x < ˙ H n x B n x < ˙ n W 1 W
35 27 34 sylibrd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B n x < ˙ H n
36 nfv x W oField
37 nfra1 x x B n x < ˙ H n
38 36 37 nfan x W oField x B n x < ˙ H n
39 nfv x y B
40 38 39 nfan x W oField x B n x < ˙ H n y B
41 28 ad3antrrr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y W Ring
42 simplrr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y x B
43 simplrl W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y y B
44 simpr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y 0 W < ˙ y
45 simplll W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y W oField
46 ringgrp W Ring W Grp
47 1 7 grpidcl W Grp 0 W B
48 41 46 47 3syl W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y 0 W B
49 3 pltne W oField 0 W B y B 0 W < ˙ y 0 W y
50 45 48 43 49 syl3anc W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y 0 W < ˙ y 0 W y
51 44 50 mpd W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y 0 W y
52 51 necomd W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y y 0 W
53 4 simplbi W oField W Field
54 isfld W Field W DivRing W CRing
55 54 simplbi W Field W DivRing
56 53 55 syl W oField W DivRing
57 eqid Unit W = Unit W
58 1 57 7 drngunit W DivRing y Unit W y B y 0 W
59 45 56 58 3syl W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y y Unit W y B y 0 W
60 43 52 59 mpbir2and W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y y Unit W
61 eqid / r W = / r W
62 1 57 61 dvrcl W Ring x B y Unit W x / r W y B
63 41 42 60 62 syl3anc W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y x / r W y B
64 simpr W oField x B n x < ˙ H n x B n x < ˙ H n
65 breq1 x = z x < ˙ H n z < ˙ H n
66 65 rexbidv x = z n x < ˙ H n n z < ˙ H n
67 66 cbvralvw x B n x < ˙ H n z B n z < ˙ H n
68 64 67 sylib W oField x B n x < ˙ H n z B n z < ˙ H n
69 68 ad2antrr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y z B n z < ˙ H n
70 breq1 z = x / r W y z < ˙ H n x / r W y < ˙ H n
71 70 rexbidv z = x / r W y n z < ˙ H n n x / r W y < ˙ H n
72 71 rspcv x / r W y B z B n z < ˙ H n n x / r W y < ˙ H n
73 63 69 72 sylc W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n
74 eqid W = W
75 simp-4l W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n W oField
76 75 5 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n W oRing
77 75 28 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n W Ring
78 simp-4r W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n y B x B
79 78 simprd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x B
80 78 simpld W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n y B
81 simpllr W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 0 W < ˙ y
82 77 46 47 3syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 0 W B
83 75 82 80 49 syl3anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 0 W < ˙ y 0 W y
84 81 83 mpd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 0 W y
85 84 necomd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n y 0 W
86 75 56 58 3syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n y Unit W y B y 0 W
87 80 85 86 mpbir2and W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n y Unit W
88 77 79 87 62 syl3anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x / r W y B
89 simplr W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n
90 75 89 31 syl2anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n H n = n W 1 W
91 77 46 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n W Grp
92 89 29 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n
93 77 13 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 1 W B
94 1 8 mulgcl W Grp n 1 W B n W 1 W B
95 91 92 93 94 syl3anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n W 1 W B
96 90 95 eqeltrd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n H n B
97 75 56 syl W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n W DivRing
98 simpr W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x / r W y < ˙ H n
99 1 74 7 76 88 96 80 3 97 98 81 orngrmullt W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x / r W y W y < ˙ H n W y
100 1 57 61 74 dvrcan1 W Ring x B y Unit W x / r W y W y = x
101 77 79 87 100 syl3anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x / r W y W y = x
102 90 oveq1d W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n H n W y = n W 1 W W y
103 1 8 74 mulgass2 W Ring n 1 W B y B n W 1 W W y = n W 1 W W y
104 77 92 93 80 103 syl13anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n W 1 W W y = n W 1 W W y
105 1 74 12 ringlidm W Ring y B 1 W W y = y
106 77 80 105 syl2anc W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n 1 W W y = y
107 106 oveq2d W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n W 1 W W y = n W y
108 102 104 107 3eqtrd W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n H n W y = n W y
109 99 101 108 3brtr3d W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x < ˙ n W y
110 109 ex W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n x < ˙ n W y
111 110 reximdva W oField y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n x < ˙ n W y
112 111 adantllr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x / r W y < ˙ H n n x < ˙ n W y
113 73 112 mpd W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
114 113 ex W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
115 114 expr W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
116 40 115 ralrimi W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
117 116 ralrimiva W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
118 117 ex W oField x B n x < ˙ H n y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y
119 35 118 impbid W oField y B x B 0 W < ˙ y n x < ˙ n W y x B n x < ˙ H n
120 10 119 bitrd W oField W Archi x B n x < ˙ H n