Metamath Proof Explorer


Theorem ltmnq

Description: Ordering property of multiplication for positive fractions. Proposition 9-2.6(iii) of Gleason p. 120. (Contributed by NM, 6-Mar-1996) (Revised by Mario Carneiro, 10-May-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion ltmnq ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) <Q ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 mulnqf โŠข ยทQ : ( Q ร— Q ) โŸถ Q
2 1 fdmi โŠข dom ยทQ = ( Q ร— Q )
3 ltrelnq โŠข <Q โŠ† ( Q ร— Q )
4 0nnq โŠข ยฌ โˆ… โˆˆ Q
5 elpqn โŠข ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) )
6 5 3ad2ant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) )
7 xp1st โŠข ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
8 6 7 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
9 xp2nd โŠข ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
10 6 9 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N )
11 mulclpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N โˆง ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
12 8 10 11 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N )
13 ltmpi โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) โˆˆ N โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
14 12 13 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
15 fvex โŠข ( 1st โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ V
16 fvex โŠข ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) โˆˆ V
17 fvex โŠข ( 1st โ€˜ ๐ด ) โˆˆ V
18 mulcompi โŠข ( ๐‘ฅ ยทN ๐‘ฆ ) = ( ๐‘ฆ ยทN ๐‘ฅ )
19 mulasspi โŠข ( ( ๐‘ฅ ยทN ๐‘ฆ ) ยทN ๐‘ง ) = ( ๐‘ฅ ยทN ( ๐‘ฆ ยทN ๐‘ง ) )
20 fvex โŠข ( 2nd โ€˜ ๐ต ) โˆˆ V
21 15 16 17 18 19 20 caov4 โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) = ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) )
22 fvex โŠข ( 1st โ€˜ ๐ต ) โˆˆ V
23 fvex โŠข ( 2nd โ€˜ ๐ด ) โˆˆ V
24 15 16 22 18 19 23 caov4 โŠข ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) = ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) )
25 21 24 breq12i โŠข ( ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ) ยทN ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) โ†” ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
26 14 25 bitrdi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) ) )
27 ordpipq โŠข ( โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โŸฉ <pQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ โ†” ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) ) <N ( ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) ยทN ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) ) )
28 26 27 bitr4di โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โŸฉ <pQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
29 elpqn โŠข ( ๐ด โˆˆ Q โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
30 29 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) )
31 mulpipq2 โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐ด โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โŸฉ )
32 6 30 31 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โŸฉ )
33 elpqn โŠข ( ๐ต โˆˆ Q โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
34 33 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) )
35 mulpipq2 โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐ต โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ )
36 6 34 35 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) = โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ )
37 32 36 breq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) <pQ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) โ†” โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ด ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โŸฉ <pQ โŸจ ( ( 1st โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 1st โ€˜ ๐ต ) ) , ( ( 2nd โ€˜ ๐ถ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) โŸฉ ) )
38 28 37 bitr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐ด ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ต ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐ต ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐ด ) ) โ†” ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) <pQ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
39 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 ) ) ) )
40 39 3adant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ 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 ) ) ) )
41 mulpqnq โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ Q โˆง ๐ด โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) ) )
42 41 ancoms โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) ) )
43 42 3adant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) ) )
44 mulpqnq โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
45 44 ancoms โŠข ( ( ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
46 45 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) = ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
47 43 46 breq12d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) <Q ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) โ†” ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) ) <Q ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) ) )
48 lterpq โŠข ( ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) <pQ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) โ†” ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) ) <Q ( [Q] โ€˜ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
49 47 48 bitr4di โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) <Q ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) โ†” ( ๐ถ ยทpQ ๐ด ) <pQ ( ๐ถ ยทpQ ๐ต ) ) )
50 38 40 49 3bitr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ Q โˆง ๐ต โˆˆ Q โˆง ๐ถ โˆˆ Q ) โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) <Q ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) ) )
51 2 3 4 50 ndmovord โŠข ( ๐ถ โˆˆ Q โ†’ ( ๐ด <Q ๐ต โ†” ( ๐ถ ยทQ ๐ด ) <Q ( ๐ถ ยทQ ๐ต ) ) )