Metamath Proof Explorer


Theorem xreceu

Description: Existential uniqueness of reciprocals. Theorem I.8 of Apostol p. 18. (Contributed by Thierry Arnoux, 17-Dec-2016)

Ref Expression
Assertion xreceu ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ressxr โŠข โ„ โŠ† โ„*
2 xrecex โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 )
3 2 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 )
4 ssrexv โŠข ( โ„ โŠ† โ„* โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) )
5 1 3 4 mpsyl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 )
6 simprl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* )
7 simpll โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„* )
8 6 7 xmulcld โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) โˆˆ โ„* )
9 oveq1 โŠข ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) ยทe ๐ด ) = ( 1 ยทe ๐ด ) )
10 9 ad2antll โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) ยทe ๐ด ) = ( 1 ยทe ๐ด ) )
11 simplr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ )
12 11 rexrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„* )
13 xmulass โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ๐ด โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) ยทe ๐ด ) = ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) )
14 12 6 7 13 syl3anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) ยทe ๐ด ) = ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) )
15 xmullid โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„* โ†’ ( 1 ยทe ๐ด ) = ๐ด )
16 7 15 syl โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ( 1 ยทe ๐ด ) = ๐ด )
17 10 14 16 3eqtr3d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) = ๐ด )
18 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) โ†’ ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) )
19 18 eqeq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โ†” ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) = ๐ด ) )
20 19 rspcev โŠข ( ( ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ( ๐‘ฆ ยทe ๐ด ) ) = ๐ด ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด )
21 8 17 20 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 ) ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด )
22 21 rexlimdvaa โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด ) )
23 22 3adant3 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = 1 โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด ) )
24 5 23 mpd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด )
25 eqtr3 โŠข ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) )
26 simp1 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* )
27 simp2 โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* )
28 simp3l โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ )
29 simp3r โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ๐ต โ‰  0 )
30 26 27 28 29 xmulcand โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) โ†” ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) )
31 25 30 imbitrid โŠข ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) )
32 31 3expa โŠข ( ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ) โˆง ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) ) โ†’ ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) )
33 32 expcom โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) ) )
34 33 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ ( ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ) โ†’ ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) ) )
35 34 ralrimivv โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) )
36 oveq2 โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) )
37 36 eqeq1d โŠข ( ๐‘ฅ = ๐‘ฆ โ†’ ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โ†” ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) )
38 37 reu4 โŠข ( โˆƒ! ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โ†” ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง โˆ€ ๐‘ฅ โˆˆ โ„* โˆ€ ๐‘ฆ โˆˆ โ„* ( ( ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด โˆง ( ๐ต ยทe ๐‘ฆ ) = ๐ด ) โ†’ ๐‘ฅ = ๐‘ฆ ) ) )
39 24 35 38 sylanbrc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„* โˆง ๐ต โˆˆ โ„ โˆง ๐ต โ‰  0 ) โ†’ โˆƒ! ๐‘ฅ โˆˆ โ„* ( ๐ต ยทe ๐‘ฅ ) = ๐ด )