Metamath Proof Explorer


Theorem lgslem3

Description: The set Z of all integers with absolute value at most 1 is closed under multiplication. (Contributed by Mario Carneiro, 4-Feb-2015)

Ref Expression
Hypothesis lgslem2.z โŠข ๐‘ = { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆฃ ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰ค 1 }
Assertion lgslem3 ( ( ๐ด โˆˆ ๐‘ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ ๐‘ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 lgslem2.z โŠข ๐‘ = { ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆฃ ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰ค 1 }
2 zmulcl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
3 2 ad2ant2r โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
4 zcn โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
5 zcn โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
6 absmul โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
7 4 5 6 syl2an โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
8 7 ad2ant2r โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) = ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
9 abscl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ )
10 absge0 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ด ) )
11 9 10 jca โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ด ) ) )
12 4 11 syl โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ด ) ) )
13 12 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ด ) ) )
14 1red โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ 1 โˆˆ โ„ )
15 abscl โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โ†’ ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ )
16 absge0 โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โ†’ 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ต ) )
17 15 16 jca โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
18 5 17 syl โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„ค โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
19 18 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ต ) ) )
20 lemul12a โŠข ( ( ( ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ด ) ) โˆง 1 โˆˆ โ„ ) โˆง ( ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โˆง 1 โˆˆ โ„ ) ) โ†’ ( ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โ‰ค ( 1 ยท 1 ) ) )
21 13 14 19 14 20 syl22anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โ‰ค ( 1 ยท 1 ) ) )
22 21 imp โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โˆง ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โ‰ค ( 1 ยท 1 ) )
23 22 an4s โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โ‰ค ( 1 ยท 1 ) )
24 1t1e1 โŠข ( 1 ยท 1 ) = 1
25 23 24 breqtrdi โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ด ) ยท ( abs โ€˜ ๐ต ) ) โ‰ค 1 )
26 8 25 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ‰ค 1 )
27 3 26 jca โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ‰ค 1 ) )
28 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( abs โ€˜ ๐ด ) )
29 28 breq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ด โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰ค 1 โ†” ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) )
30 29 1 elrab2 โŠข ( ๐ด โˆˆ ๐‘ โ†” ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) )
31 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( abs โ€˜ ๐ต ) )
32 31 breq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐ต โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰ค 1 โ†” ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) )
33 32 1 elrab2 โŠข ( ๐ต โˆˆ ๐‘ โ†” ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) )
34 30 33 anbi12i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ๐‘ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘ ) โ†” ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ด ) โ‰ค 1 ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ๐ต ) โ‰ค 1 ) ) )
35 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) )
36 35 breq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐‘ฅ ) โ‰ค 1 โ†” ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ‰ค 1 ) )
37 36 1 elrab2 โŠข ( ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ ๐‘ โ†” ( ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( abs โ€˜ ( ๐ด ยท ๐ต ) ) โ‰ค 1 ) )
38 27 34 37 3imtr4i โŠข ( ( ๐ด โˆˆ ๐‘ โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘ ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) โˆˆ ๐‘ )