Metamath Proof Explorer


Theorem archiexdiv

Description: In an Archimedean group, given two positive elements, there exists a "divisor" n . (Contributed by Thierry Arnoux, 30-Jan-2018)

Ref Expression
Hypotheses archiexdiv.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
archiexdiv.0 โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘Š )
archiexdiv.i โŠข < = ( lt โ€˜ ๐‘Š )
archiexdiv.x โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐‘Š )
Assertion archiexdiv ( ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โˆง 0 < ๐‘‹ ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 archiexdiv.b โŠข ๐ต = ( Base โ€˜ ๐‘Š )
2 archiexdiv.0 โŠข 0 = ( 0g โ€˜ ๐‘Š )
3 archiexdiv.i โŠข < = ( lt โ€˜ ๐‘Š )
4 archiexdiv.x โŠข ยท = ( .g โ€˜ ๐‘Š )
5 1 2 3 4 isarchi3 โŠข ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โ†’ ( ๐‘Š โˆˆ Archi โ†” โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) ) )
6 5 biimpa โŠข ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) )
7 6 3ad2ant1 โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โˆง 0 < ๐‘‹ ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) )
8 simp3 โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โˆง 0 < ๐‘‹ ) โ†’ 0 < ๐‘‹ )
9 breq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( 0 < ๐‘ฅ โ†” 0 < ๐‘‹ ) )
10 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) = ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )
11 10 breq2d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) โ†” ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) )
12 11 rexbidv โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) )
13 9 12 imbi12d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘‹ โ†’ ( ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) โ†” ( 0 < ๐‘‹ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
14 breq1 โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) โ†” ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) )
15 14 rexbidv โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) โ†” โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) )
16 15 imbi2d โŠข ( ๐‘ฆ = ๐‘Œ โ†’ ( ( 0 < ๐‘‹ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) โ†” ( 0 < ๐‘‹ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
17 13 16 rspc2v โŠข ( ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) โ†’ ( 0 < ๐‘‹ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
18 17 3ad2ant2 โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โˆง 0 < ๐‘‹ ) โ†’ ( โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ ๐ต โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ ๐ต ( 0 < ๐‘ฅ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘ฆ < ( ๐‘› ยท ๐‘ฅ ) ) โ†’ ( 0 < ๐‘‹ โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) ) ) )
19 7 8 18 mp2d โŠข ( ( ( ๐‘Š โˆˆ oGrp โˆง ๐‘Š โˆˆ Archi ) โˆง ( ๐‘‹ โˆˆ ๐ต โˆง ๐‘Œ โˆˆ ๐ต ) โˆง 0 < ๐‘‹ ) โ†’ โˆƒ ๐‘› โˆˆ โ„• ๐‘Œ < ( ๐‘› ยท ๐‘‹ ) )