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Theorem archirng

Description: Property of Archimedean ordered groups, framing positive Y between multiples of X . (Contributed by Thierry Arnoux, 12-Apr-2018)

Ref Expression
Hypotheses archirng.b ⊢ B = Base W
archirng.0 ⊢ 0 ˙ = 0 W
archirng.i ⊢ < ˙ = < W
archirng.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ W
archirng.x ⊢ · ˙ = ⋅ W
archirng.1 ⊢ φ → W ∈ oGrp
archirng.2 ⊢ φ → W ∈ Archi
archirng.3 ⊢ φ → X ∈ B
archirng.4 ⊢ φ → Y ∈ B
archirng.5 ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ X
archirng.6 ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ Y
Assertion archirng ⊢ φ → ∃ n ∈ ℕ 0 n · ˙ X < ˙ Y ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 archirng.b ⊢ B = Base W
2 archirng.0 ⊢ 0 ˙ = 0 W
3 archirng.i ⊢ < ˙ = < W
4 archirng.l ⊢ ≤ ˙ = ≤ W
5 archirng.x ⊢ · ˙ = ⋅ W
6 archirng.1 ⊢ φ → W ∈ oGrp
7 archirng.2 ⊢ φ → W ∈ Archi
8 archirng.3 ⊢ φ → X ∈ B
9 archirng.4 ⊢ φ → Y ∈ B
10 archirng.5 ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ X
11 archirng.6 ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ Y
12 oveq1 ⊢ m = 0 → m · ˙ X = 0 · ˙ X
13 12 breq2d ⊢ m = 0 → Y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ Y ≤ ˙ 0 · ˙ X
14 oveq1 ⊢ m = n → m · ˙ X = n · ˙ X
15 14 breq2d ⊢ m = n → Y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ Y ≤ ˙ n · ˙ X
16 oveq1 ⊢ m = n + 1 → m · ˙ X = n + 1 · ˙ X
17 16 breq2d ⊢ m = n + 1 → Y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X
18 isogrp ⊢ W ∈ oGrp ↔ W ∈ Grp ∧ W ∈ oMnd
19 18 simprbi ⊢ W ∈ oGrp → W ∈ oMnd
20 omndtos ⊢ W ∈ oMnd → W ∈ Toset
21 6 19 20 3syl ⊢ φ → W ∈ Toset
22 ogrpgrp ⊢ W ∈ oGrp → W ∈ Grp
23 6 22 syl ⊢ φ → W ∈ Grp
24 1 2 grpidcl ⊢ W ∈ Grp → 0 ˙ ∈ B
25 23 24 syl ⊢ φ → 0 ˙ ∈ B
26 1 4 3 tltnle ⊢ W ∈ Toset ∧ 0 ˙ ∈ B ∧ Y ∈ B → 0 ˙ < ˙ Y ↔ ¬ Y ≤ ˙ 0 ˙
27 21 25 9 26 syl3anc ⊢ φ → 0 ˙ < ˙ Y ↔ ¬ Y ≤ ˙ 0 ˙
28 11 27 mpbid ⊢ φ → ¬ Y ≤ ˙ 0 ˙
29 1 2 5 mulg0 ⊢ X ∈ B → 0 · ˙ X = 0 ˙
30 8 29 syl ⊢ φ → 0 · ˙ X = 0 ˙
31 30 breq2d ⊢ φ → Y ≤ ˙ 0 · ˙ X ↔ Y ≤ ˙ 0 ˙
32 28 31 mtbird ⊢ φ → ¬ Y ≤ ˙ 0 · ˙ X
33 8 9 jca ⊢ φ → X ∈ B ∧ Y ∈ B
34 omndmnd ⊢ W ∈ oMnd → W ∈ Mnd
35 6 19 34 3syl ⊢ φ → W ∈ Mnd
36 1 2 5 4 3 isarchi2 ⊢ W ∈ Toset ∧ W ∈ Mnd → W ∈ Archi ↔ ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B 0 ˙ < ˙ x → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x
37 36 biimpa ⊢ W ∈ Toset ∧ W ∈ Mnd ∧ W ∈ Archi → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B 0 ˙ < ˙ x → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x
38 21 35 7 37 syl21anc ⊢ φ → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B 0 ˙ < ˙ x → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x
39 breq2 ⊢ x = X → 0 ˙ < ˙ x ↔ 0 ˙ < ˙ X
40 oveq2 ⊢ x = X → m · ˙ x = m · ˙ X
41 40 breq2d ⊢ x = X → y ≤ ˙ m · ˙ x ↔ y ≤ ˙ m · ˙ X
42 41 rexbidv ⊢ x = X → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x ↔ ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ X
43 39 42 imbi12d ⊢ x = X → 0 ˙ < ˙ x → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x ↔ 0 ˙ < ˙ X → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ X
44 breq1 ⊢ y = Y → y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ Y ≤ ˙ m · ˙ X
45 44 rexbidv ⊢ y = Y → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ ∃ m ∈ ℕ Y ≤ ˙ m · ˙ X
46 45 imbi2d ⊢ y = Y → 0 ˙ < ˙ X → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ X ↔ 0 ˙ < ˙ X → ∃ m ∈ ℕ Y ≤ ˙ m · ˙ X
47 43 46 rspc2v ⊢ X ∈ B ∧ Y ∈ B → ∀ x ∈ B ∀ y ∈ B 0 ˙ < ˙ x → ∃ m ∈ ℕ y ≤ ˙ m · ˙ x → 0 ˙ < ˙ X → ∃ m ∈ ℕ Y ≤ ˙ m · ˙ X
48 33 38 10 47 syl3c ⊢ φ → ∃ m ∈ ℕ Y ≤ ˙ m · ˙ X
49 13 15 17 32 48 nn0min ⊢ φ → ∃ n ∈ ℕ 0 ¬ Y ≤ ˙ n · ˙ X ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X
50 21 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → W ∈ Toset
51 23 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → W ∈ Grp
52 simpr ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → n ∈ ℕ 0
53 52 nn0zd ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → n ∈ ℤ
54 8 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → X ∈ B
55 1 5 mulgcl ⊢ W ∈ Grp ∧ n ∈ ℤ ∧ X ∈ B → n · ˙ X ∈ B
56 51 53 54 55 syl3anc ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → n · ˙ X ∈ B
57 9 adantr ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → Y ∈ B
58 1 4 3 tltnle ⊢ W ∈ Toset ∧ n · ˙ X ∈ B ∧ Y ∈ B → n · ˙ X < ˙ Y ↔ ¬ Y ≤ ˙ n · ˙ X
59 50 56 57 58 syl3anc ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → n · ˙ X < ˙ Y ↔ ¬ Y ≤ ˙ n · ˙ X
60 59 anbi1d ⊢ φ ∧ n ∈ ℕ 0 → n · ˙ X < ˙ Y ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X ↔ ¬ Y ≤ ˙ n · ˙ X ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X
61 60 rexbidva ⊢ φ → ∃ n ∈ ℕ 0 n · ˙ X < ˙ Y ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X ↔ ∃ n ∈ ℕ 0 ¬ Y ≤ ˙ n · ˙ X ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X
62 49 61 mpbird ⊢ φ → ∃ n ∈ ℕ 0 n · ˙ X < ˙ Y ∧ Y ≤ ˙ n + 1 · ˙ X