Metamath Proof Explorer


Theorem qaddcl

Description: Closure of addition of rationals. (Contributed by NM, 1-Aug-2004)

Ref Expression
Assertion qaddcl ( ( ๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐ต โˆˆ โ„š ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 elq โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„š โ†” โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) )
2 elq โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„š โ†” โˆƒ ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ค โˆˆ โ„• ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) )
3 nnz โŠข ( ๐‘ค โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ค โˆˆ โ„ค )
4 zmulcl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„ค )
5 3 4 sylan2 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„ค )
6 5 ad2ant2rl โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„ค )
7 simpl โŠข ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„ค )
8 nnz โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
9 8 adantl โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค )
10 zmulcl โŠข ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ค )
11 7 9 10 syl2anr โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„ค )
12 6 11 zaddcld โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ โ„ค )
13 12 adantr โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โˆง ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ โ„ค )
14 nnmulcl โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„• )
15 14 ad2ant2l โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„• )
16 15 adantr โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โˆง ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„• )
17 oveq12 โŠข ( ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) = ( ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) + ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) )
18 zcn โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
19 zcn โŠข ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘ง โˆˆ โ„‚ )
20 18 19 anim12i โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) )
21 nncn โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
22 nnne0 โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ฆ โ‰  0 )
23 21 22 jca โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) )
24 nncn โŠข ( ๐‘ค โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ค โˆˆ โ„‚ )
25 nnne0 โŠข ( ๐‘ค โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ค โ‰  0 )
26 24 25 jca โŠข ( ๐‘ค โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ค โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ค โ‰  0 ) )
27 23 26 anim12i โŠข ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ( ๐‘ค โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ค โ‰  0 ) ) )
28 divadddiv โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„‚ ) โˆง ( ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โ‰  0 ) โˆง ( ๐‘ค โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ค โ‰  0 ) ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) + ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) )
29 20 27 28 syl2an โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ง โˆˆ โ„ค ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„• โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) + ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) )
30 29 an4s โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) + ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) )
31 17 30 sylan9eqr โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โˆง ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) )
32 rspceov โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด + ๐ต ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ข โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฃ โˆˆ โ„• ( ๐ด + ๐ต ) = ( ๐‘ข / ๐‘ฃ ) )
33 elq โŠข ( ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š โ†” โˆƒ ๐‘ข โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฃ โˆˆ โ„• ( ๐ด + ๐ต ) = ( ๐‘ข / ๐‘ฃ ) )
34 32 33 sylibr โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด + ๐ต ) = ( ( ( ๐‘ฅ ยท ๐‘ค ) + ( ๐‘ง ยท ๐‘ฆ ) ) / ( ๐‘ฆ ยท ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )
35 13 16 31 34 syl3anc โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) ) โˆง ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )
36 35 an4s โŠข ( ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โˆง ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) ) โˆง ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โˆง ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )
37 36 exp43 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โ†’ ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š ) ) ) )
38 37 rexlimivv โŠข ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โ†’ ( ( ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ค โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š ) ) )
39 38 rexlimdvv โŠข ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ค โˆˆ โ„• ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š ) )
40 39 imp โŠข ( ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„• ๐ด = ( ๐‘ฅ / ๐‘ฆ ) โˆง โˆƒ ๐‘ง โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ค โˆˆ โ„• ๐ต = ( ๐‘ง / ๐‘ค ) ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )
41 1 2 40 syl2anb โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐ต โˆˆ โ„š ) โ†’ ( ๐ด + ๐ต ) โˆˆ โ„š )