Metamath Proof Explorer


Theorem ltexnq

Description: Ordering on positive fractions in terms of existence of sum. Definition in Proposition 9-2.6 of Gleason p. 119. (Contributed by NM, 24-Apr-1996) (Revised by Mario Carneiro, 10-May-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion ltexnq ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ltrelnq โŠข <Q โŠ† ( Q ร— Q )
2 1 brel โŠข ( ๐ด <Q ๐ต โ†’ ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) )
3 ordpinq โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
4 elpqn โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
5 4 adantr โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
6 xp1st โŠข ( ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
7 5 6 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
8 elpqn โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
9 8 adantl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
10 xp2nd โŠข ( ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
11 9 10 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
12 mulclpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
13 7 11 12 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
14 xp1st โŠข ( ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
15 9 14 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
16 xp2nd โŠข ( ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
17 5 16 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
18 mulclpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N )
19 15 17 18 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N )
20 ltexpi โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
21 13 19 20 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
22 relxp โŠข Rel ( N ร— N )
23 4 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
24 1st2nd โŠข ( ( Rel ( N ร— N ) โˆง ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ๐ด = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ )
25 22 23 24 sylancr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ๐ด = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ )
26 25 oveq1d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
27 7 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
28 17 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N )
29 simpr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ N )
30 mulclpi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
31 17 11 30 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
32 31 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
33 addpipq โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ N โˆง ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N ) ) โ†’ ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) โŸฉ )
34 27 28 29 32 33 syl22anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ด ) , ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โŸฉ +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) โŸฉ )
35 26 34 eqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) โŸฉ )
36 oveq2 โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
37 distrpi โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ๐‘ฆ ) )
38 fvex โŠข ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ V
39 fvex โŠข ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ V
40 fvex โŠข ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ V
41 mulcompi โŠข ( ๐‘ฅ ยทN ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ ยทN ๐‘ฅ )
42 mulasspi โŠข ( ( ๐‘ฅ ยทN ๐‘ฆ ) ยทN ๐‘ง ) = ( ๐‘ฅ ยทN ( ๐‘ฆ ยทN ๐‘ง ) )
43 38 39 40 41 42 caov12 โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) )
44 mulcompi โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) )
45 43 44 oveq12i โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ๐‘ฆ ) ) = ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) )
46 37 45 eqtr2i โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) )
47 mulasspi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) )
48 mulcompi โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) )
49 48 oveq2i โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) )
50 47 49 eqtri โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) )
51 36 46 50 3eqtr4g โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) )
52 mulasspi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) = ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) )
53 52 eqcomi โŠข ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) )
54 53 a1i โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) )
55 51 54 opeq12d โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) โŸฉ = โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ )
56 55 eqeq2d โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) +N ( ๐‘ฆ ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) โŸฉ โ†” ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
57 35 56 syl5ibcom โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
58 fveq2 โŠข ( ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ โ†’ ( [Q] โ€˜ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
59 adderpq โŠข ( ( [Q] โ€˜ ๐ด ) +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
60 nqerid โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ด ) = ๐ด )
61 60 ad2antrr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ด ) = ๐ด )
62 61 oveq1d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( [Q] โ€˜ ๐ด ) +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) )
63 59 62 eqtr3id โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( [Q] โ€˜ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) )
64 mulclpi โŠข ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N )
65 17 17 64 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N )
66 65 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N )
67 15 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
68 11 adantr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N )
69 mulcanenq โŠข ( ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N โˆง ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ~Q โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ต ) , ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โŸฉ )
70 66 67 68 69 syl3anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ~Q โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ต ) , ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โŸฉ )
71 8 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
72 1st2nd โŠข ( ( Rel ( N ร— N ) โˆง ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ๐ต = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ต ) , ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โŸฉ )
73 22 71 72 sylancr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ๐ต = โŸจ ( 1st โ€˜ ๐ต ) , ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โŸฉ )
74 70 73 breqtrrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ~Q ๐ต )
75 mulclpi โŠข ( ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N โˆง ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
76 66 67 75 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
77 mulclpi โŠข ( ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
78 66 68 77 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โˆˆ N )
79 76 78 opelxpd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) )
80 nqereq โŠข ( ( โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ~Q ๐ต โ†” ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = ( [Q] โ€˜ ๐ต ) ) )
81 79 71 80 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ~Q ๐ต โ†” ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = ( [Q] โ€˜ ๐ต ) ) )
82 74 81 mpbid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = ( [Q] โ€˜ ๐ต ) )
83 nqerid โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ต ) = ๐ต )
84 83 ad2antlr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( [Q] โ€˜ ๐ต ) = ๐ต )
85 82 84 eqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = ๐ต )
86 63 85 eqeq12d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( [Q] โ€˜ ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ( [Q] โ€˜ โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) โ†” ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ๐ต ) )
87 58 86 imbitrid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ๐ด +pQ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) = โŸจ ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ โ†’ ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ๐ต ) )
88 57 87 syld โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ๐ต ) )
89 fvex โŠข ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) โˆˆ V
90 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) โ†’ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) )
91 90 eqeq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) โ†’ ( ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต โ†” ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ๐ต ) )
92 89 91 spcev โŠข ( ( ๐ด +Q ( [Q] โ€˜ โŸจ ๐‘ฆ , ( ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) ) = ๐ต โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต )
93 88 92 syl6 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ N ) โ†’ ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )
94 93 rexlimdva โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) +N ๐‘ฆ ) = ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )
95 21 94 sylbid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )
96 3 95 sylbid โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )
97 2 96 mpcom โŠข ( ๐ด <Q ๐ต โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต )
98 eleq1 โŠข ( ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต โ†’ ( ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) โˆˆ Q โ†” ๐ต โˆˆ Q ) )
99 98 biimparc โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) โ†’ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) โˆˆ Q )
100 addnqf โŠข +Q : ( Q ร— Q ) โŸถ Q
101 100 fdmi โŠข dom +Q = ( Q ร— Q )
102 0nnq โŠข ยฌ โˆ… โˆˆ Q
103 101 102 ndmovrcl โŠข ( ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) โˆˆ Q โ†’ ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐‘ฅ โˆˆ Q ) )
104 ltaddnq โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐‘ฅ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด <Q ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) )
105 99 103 104 3syl โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) โ†’ ๐ด <Q ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) )
106 simpr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) โ†’ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต )
107 105 106 breqtrd โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) โ†’ ๐ด <Q ๐ต )
108 107 ex โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ( ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต โ†’ ๐ด <Q ๐ต ) )
109 108 exlimdv โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต โ†’ ๐ด <Q ๐ต ) )
110 97 109 impbid2 โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” โˆƒ ๐‘ฅ ( ๐ด +Q ๐‘ฅ ) = ๐ต ) )