Metamath Proof Explorer


Theorem ordpipq

Description: Ordering of positive fractions in terms of positive integers. (Contributed by Mario Carneiro, 8-May-2013) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion ordpipq ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ <pQ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†” ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 opex โŠข โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ V
2 opex โŠข โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ V
3 eleq1 โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ ( N ร— N ) โ†” โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) )
4 3 anbi1d โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†” ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) )
5 4 anbi1d โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) ) )
6 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) )
7 opelxp โŠข ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†” ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) )
8 op1stg โŠข ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ด )
9 7 8 sylbi โŠข ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ด )
10 9 adantr โŠข ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ด )
11 6 10 sylan9eq โŠข ( ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐ด )
12 11 oveq1d โŠข ( ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) )
13 fveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) = ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) )
14 op2ndg โŠข ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ต )
15 7 14 sylbi โŠข ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ต )
16 15 adantr โŠข ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ ) = ๐ต )
17 13 16 sylan9eq โŠข ( ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) = ๐ต )
18 17 oveq2d โŠข ( ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) = ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) )
19 12 18 breq12d โŠข ( ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) โ†” ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) )
20 19 pm5.32da โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) ) )
21 5 20 bitrd โŠข ( ๐‘ฅ = โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โ†’ ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) ) )
22 eleq1 โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) โ†” โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) )
23 22 anbi2d โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†” ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) )
24 23 anbi1d โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) ) )
25 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) )
26 opelxp โŠข ( โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†” ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) )
27 op2ndg โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ท )
28 26 27 sylbi โŠข ( โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ท )
29 28 adantl โŠข ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( 2nd โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ท )
30 25 29 sylan9eq โŠข ( ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) = ๐ท )
31 30 oveq2d โŠข ( ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) = ( ๐ด ยทN ๐ท ) )
32 fveq2 โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) = ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) )
33 op1stg โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ถ )
34 26 33 sylbi โŠข ( โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ถ )
35 34 adantl โŠข ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โ†’ ( 1st โ€˜ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ ) = ๐ถ )
36 32 35 sylan9eq โŠข ( ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) = ๐ถ )
37 36 oveq1d โŠข ( ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) = ( ๐ถ ยทN ๐ต ) )
38 31 37 breq12d โŠข ( ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆง ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) โ†” ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) )
39 38 pm5.32da โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) ) )
40 24 39 bitrd โŠข ( ๐‘ฆ = โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†’ ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ๐ต ) ) โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) ) )
41 df-ltpq โŠข <pQ = { โŸจ ๐‘ฅ , ๐‘ฆ โŸฉ โˆฃ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง ๐‘ฆ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฅ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฆ ) ) <N ( ( 1st โ€˜ ๐‘ฆ ) ยทN ( 2nd โ€˜ ๐‘ฅ ) ) ) }
42 1 2 21 40 41 brab โŠข ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ <pQ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†” ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) )
43 simpr โŠข ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) โ†’ ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) )
44 ltrelpi โŠข <N โŠ† ( N ร— N )
45 44 brel โŠข ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โ†’ ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) โˆˆ N โˆง ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โˆˆ N ) )
46 dmmulpi โŠข dom ยทN = ( N ร— N )
47 0npi โŠข ยฌ โˆ… โˆˆ N
48 46 47 ndmovrcl โŠข ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) โˆˆ N โ†’ ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) )
49 46 47 ndmovrcl โŠข ( ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โˆˆ N โ†’ ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) )
50 48 49 anim12i โŠข ( ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) โˆˆ N โˆง ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โˆˆ N ) โ†’ ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) )
51 opelxpi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) โ†’ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) )
52 51 ad2ant2rl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) โ†’ โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) )
53 simprl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ N )
54 simplr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) โ†’ ๐ท โˆˆ N )
55 53 54 opelxpd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) โ†’ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) )
56 52 55 jca โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ N โˆง ๐ท โˆˆ N ) โˆง ( ๐ถ โˆˆ N โˆง ๐ต โˆˆ N ) ) โ†’ ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) )
57 45 50 56 3syl โŠข ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โ†’ ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) )
58 57 ancri โŠข ( ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) โ†’ ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) )
59 43 58 impbii โŠข ( ( ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) โˆง โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โˆˆ ( N ร— N ) ) โˆง ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) ) โ†” ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) )
60 42 59 bitri โŠข ( โŸจ ๐ด , ๐ต โŸฉ <pQ โŸจ ๐ถ , ๐ท โŸฉ โ†” ( ๐ด ยทN ๐ท ) <N ( ๐ถ ยทN ๐ต ) )