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Theorem archiabllem1b

Description: Lemma for archiabl . (Contributed by Thierry Arnoux, 13-Apr-2018)

Ref Expression
Hypotheses archiabllem.b ⊢ B = Base W
archiabllem.0 ⊢ 0 ˙ = 0 W
archiabllem.e ⊢ ≤ ˙ = ≤ W
archiabllem.t ⊢ < ˙ = < W
archiabllem.m ⊢ · ˙ = ⋅ W
archiabllem.g ⊢ φ → W ∈ oGrp
archiabllem.a ⊢ φ → W ∈ Archi
archiabllem1.u ⊢ φ → U ∈ B
archiabllem1.p ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ U
archiabllem1.s ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ x → U ≤ ˙ x
Assertion archiabllem1b ⊢ φ ∧ y ∈ B → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 archiabllem.b ⊢ B = Base W
2 archiabllem.0 ⊢ 0 ˙ = 0 W
3 archiabllem.e ⊢ ≤ ˙ = ≤ W
4 archiabllem.t ⊢ < ˙ = < W
5 archiabllem.m ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 archiabllem.g ⊢ φ → W ∈ oGrp
7 archiabllem.a ⊢ φ → W ∈ Archi
8 archiabllem1.u ⊢ φ → U ∈ B
9 archiabllem1.p ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ U
10 archiabllem1.s ⊢ φ ∧ x ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ x → U ≤ ˙ x
11 0zd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y = 0 ˙ → 0 ∈ ℤ
12 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y = 0 ˙ → y = 0 ˙
13 1 2 5 mulg0 ⊢ U ∈ B → 0 · ˙ U = 0 ˙
14 8 13 syl ⊢ φ → 0 · ˙ U = 0 ˙
15 14 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y = 0 ˙ → 0 · ˙ U = 0 ˙
16 12 15 eqtr4d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y = 0 ˙ → y = 0 · ˙ U
17 oveq1 ⊢ n = 0 → n · ˙ U = 0 · ˙ U
18 17 rspceeqv ⊢ 0 ∈ ℤ ∧ y = 0 · ˙ U → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
19 11 16 18 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y = 0 ˙ → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
20 simplr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → m ∈ ℕ
21 20 nnzd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → m ∈ ℤ
22 21 znegcld ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → − m ∈ ℤ
23 8 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → U ∈ B
24 23 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → U ∈ B
25 eqid ⊢ inv g ⁡ W = inv g ⁡ W
26 1 5 25 mulgnegnn ⊢ m ∈ ℕ ∧ U ∈ B → − m · ˙ U = inv g ⁡ W ⁡ m · ˙ U
27 20 24 26 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → − m · ˙ U = inv g ⁡ W ⁡ m · ˙ U
28 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U
29 28 fveq2d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ y = inv g ⁡ W ⁡ m · ˙ U
30 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → W ∈ oGrp
31 ogrpgrp ⊢ W ∈ oGrp → W ∈ Grp
32 30 31 syl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → W ∈ Grp
33 simp2 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → y ∈ B
34 1 25 grpinvinv ⊢ W ∈ Grp ∧ y ∈ B → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ y = y
35 32 33 34 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ y = y
36 35 ad2antrr ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → inv g ⁡ W ⁡ inv g ⁡ W ⁡ y = y
37 27 29 36 3eqtr2rd ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → y = − m · ˙ U
38 oveq1 ⊢ n = − m → n · ˙ U = − m · ˙ U
39 38 rspceeqv ⊢ − m ∈ ℤ ∧ y = − m · ˙ U → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
40 22 37 39 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ m ∈ ℕ ∧ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
41 7 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → W ∈ Archi
42 9 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → 0 ˙ < ˙ U
43 simp1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → φ
44 43 10 syl3an1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ ∧ x ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ x → U ≤ ˙ x
45 1 25 grpinvcl ⊢ W ∈ Grp ∧ y ∈ B → inv g ⁡ W ⁡ y ∈ B
46 32 33 45 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → inv g ⁡ W ⁡ y ∈ B
47 1 2 grpidcl ⊢ W ∈ Grp → 0 ˙ ∈ B
48 32 47 syl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → 0 ˙ ∈ B
49 simp3 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → y < ˙ 0 ˙
50 eqid ⊢ + W = + W
51 1 4 50 ogrpaddlt ⊢ W ∈ oGrp ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ ∈ B ∧ inv g ⁡ W ⁡ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → y + W inv g ⁡ W ⁡ y < ˙ 0 ˙ + W inv g ⁡ W ⁡ y
52 30 33 48 46 49 51 syl131anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → y + W inv g ⁡ W ⁡ y < ˙ 0 ˙ + W inv g ⁡ W ⁡ y
53 1 50 2 25 grprinv ⊢ W ∈ Grp ∧ y ∈ B → y + W inv g ⁡ W ⁡ y = 0 ˙
54 32 33 53 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → y + W inv g ⁡ W ⁡ y = 0 ˙
55 1 50 2 grplid ⊢ W ∈ Grp ∧ inv g ⁡ W ⁡ y ∈ B → 0 ˙ + W inv g ⁡ W ⁡ y = inv g ⁡ W ⁡ y
56 32 46 55 syl2anc ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → 0 ˙ + W inv g ⁡ W ⁡ y = inv g ⁡ W ⁡ y
57 52 54 56 3brtr3d ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → 0 ˙ < ˙ inv g ⁡ W ⁡ y
58 1 2 3 4 5 30 41 23 42 44 46 57 archiabllem1a ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → ∃ m ∈ ℕ inv g ⁡ W ⁡ y = m · ˙ U
59 40 58 r19.29a ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
60 59 3expa ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ y < ˙ 0 ˙ → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
61 nnssz ⊢ ℕ ⊆ ℤ
62 6 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → W ∈ oGrp
63 7 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → W ∈ Archi
64 8 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → U ∈ B
65 9 3ad2ant1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → 0 ˙ < ˙ U
66 simp1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → φ
67 66 10 syl3an1 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y ∧ x ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ x → U ≤ ˙ x
68 simp2 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → y ∈ B
69 simp3 ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → 0 ˙ < ˙ y
70 1 2 3 4 5 62 63 64 65 67 68 69 archiabllem1a ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → ∃ n ∈ ℕ y = n · ˙ U
71 70 3expa ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → ∃ n ∈ ℕ y = n · ˙ U
72 ssrexv ⊢ ℕ ⊆ ℤ → ∃ n ∈ ℕ y = n · ˙ U → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
73 61 71 72 mpsyl ⊢ φ ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ < ˙ y → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U
74 isogrp ⊢ W ∈ oGrp ↔ W ∈ Grp ∧ W ∈ oMnd
75 74 simprbi ⊢ W ∈ oGrp → W ∈ oMnd
76 omndtos ⊢ W ∈ oMnd → W ∈ Toset
77 6 75 76 3syl ⊢ φ → W ∈ Toset
78 77 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B → W ∈ Toset
79 simpr ⊢ φ ∧ y ∈ B → y ∈ B
80 6 31 47 3syl ⊢ φ → 0 ˙ ∈ B
81 80 adantr ⊢ φ ∧ y ∈ B → 0 ˙ ∈ B
82 1 4 tlt3 ⊢ W ∈ Toset ∧ y ∈ B ∧ 0 ˙ ∈ B → y = 0 ˙ ∨ y < ˙ 0 ˙ ∨ 0 ˙ < ˙ y
83 78 79 81 82 syl3anc ⊢ φ ∧ y ∈ B → y = 0 ˙ ∨ y < ˙ 0 ˙ ∨ 0 ˙ < ˙ y
84 19 60 73 83 mpjao3dan ⊢ φ ∧ y ∈ B → ∃ n ∈ ℤ y = n · ˙ U