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Theorem nrginvrcnlem

Description: Lemma for nrginvrcn . Compare this proof with reccn2 , the elementary proof of continuity of division. (Contributed by Mario Carneiro, 6-Oct-2015)

Ref Expression
Hypotheses nrginvrcn.x X = Base R
nrginvrcn.u U = Unit R
nrginvrcn.i I = inv r R
nrginvrcn.n N = norm R
nrginvrcn.d D = dist R
nrginvrcn.r φ R NrmRing
nrginvrcn.z φ R NzRing
nrginvrcn.a φ A U
nrginvrcn.b φ B +
nrginvrcn.t T = if 1 N A B 1 N A B N A 2
Assertion nrginvrcnlem φ x + y U A D y < x I A D I y < B

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nrginvrcn.x X = Base R
2 nrginvrcn.u U = Unit R
3 nrginvrcn.i I = inv r R
4 nrginvrcn.n N = norm R
5 nrginvrcn.d D = dist R
6 nrginvrcn.r φ R NrmRing
7 nrginvrcn.z φ R NzRing
8 nrginvrcn.a φ A U
9 nrginvrcn.b φ B +
10 nrginvrcn.t T = if 1 N A B 1 N A B N A 2
11 1rp 1 +
12 nrgngp R NrmRing R NrmGrp
13 6 12 syl φ R NrmGrp
14 1 2 unitss U X
15 14 8 sselid φ A X
16 eqid 0 R = 0 R
17 2 16 nzrunit R NzRing A U A 0 R
18 7 8 17 syl2anc φ A 0 R
19 1 4 16 nmrpcl R NrmGrp A X A 0 R N A +
20 13 15 18 19 syl3anc φ N A +
21 20 9 rpmulcld φ N A B +
22 ifcl 1 + N A B + if 1 N A B 1 N A B +
23 11 21 22 sylancr φ if 1 N A B 1 N A B +
24 20 rphalfcld φ N A 2 +
25 23 24 rpmulcld φ if 1 N A B 1 N A B N A 2 +
26 10 25 eqeltrid φ T +
27 13 adantr φ y U A D y < T R NrmGrp
28 8 adantr φ y U A D y < T A U
29 1 2 unitcl A U A X
30 28 29 syl φ y U A D y < T A X
31 1 4 nmcl R NrmGrp A X N A
32 27 30 31 syl2anc φ y U A D y < T N A
33 32 recnd φ y U A D y < T N A
34 simprl φ y U A D y < T y U
35 14 34 sselid φ y U A D y < T y X
36 1 4 nmcl R NrmGrp y X N y
37 27 35 36 syl2anc φ y U A D y < T N y
38 37 recnd φ y U A D y < T N y
39 ngpgrp R NrmGrp R Grp
40 27 39 syl φ y U A D y < T R Grp
41 nrgring R NrmRing R Ring
42 6 41 syl φ R Ring
43 42 adantr φ y U A D y < T R Ring
44 2 3 1 ringinvcl R Ring A U I A X
45 43 28 44 syl2anc φ y U A D y < T I A X
46 2 3 1 ringinvcl R Ring y U I y X
47 43 34 46 syl2anc φ y U A D y < T I y X
48 eqid - R = - R
49 1 48 grpsubcl R Grp I A X I y X I A - R I y X
50 40 45 47 49 syl3anc φ y U A D y < T I A - R I y X
51 1 4 nmcl R NrmGrp I A - R I y X N I A - R I y
52 27 50 51 syl2anc φ y U A D y < T N I A - R I y
53 52 recnd φ y U A D y < T N I A - R I y
54 33 38 53 mul32d φ y U A D y < T N A N y N I A - R I y = N A N I A - R I y N y
55 6 adantr φ y U A D y < T R NrmRing
56 eqid R = R
57 1 4 56 nmmul R NrmRing A X I A - R I y X N A R I A - R I y = N A N I A - R I y
58 55 30 50 57 syl3anc φ y U A D y < T N A R I A - R I y = N A N I A - R I y
59 1 56 48 43 30 45 47 ringsubdi φ y U A D y < T A R I A - R I y = A R I A - R A R I y
60 eqid 1 R = 1 R
61 2 3 56 60 unitrinv R Ring A U A R I A = 1 R
62 43 28 61 syl2anc φ y U A D y < T A R I A = 1 R
63 62 oveq1d φ y U A D y < T A R I A - R A R I y = 1 R - R A R I y
64 59 63 eqtrd φ y U A D y < T A R I A - R I y = 1 R - R A R I y
65 64 fveq2d φ y U A D y < T N A R I A - R I y = N 1 R - R A R I y
66 58 65 eqtr3d φ y U A D y < T N A N I A - R I y = N 1 R - R A R I y
67 66 oveq1d φ y U A D y < T N A N I A - R I y N y = N 1 R - R A R I y N y
68 1 60 ringidcl R Ring 1 R X
69 43 68 syl φ y U A D y < T 1 R X
70 1 56 ringcl R Ring A X I y X A R I y X
71 43 30 47 70 syl3anc φ y U A D y < T A R I y X
72 1 48 grpsubcl R Grp 1 R X A R I y X 1 R - R A R I y X
73 40 69 71 72 syl3anc φ y U A D y < T 1 R - R A R I y X
74 1 4 56 nmmul R NrmRing 1 R - R A R I y X y X N 1 R - R A R I y R y = N 1 R - R A R I y N y
75 55 73 35 74 syl3anc φ y U A D y < T N 1 R - R A R I y R y = N 1 R - R A R I y N y
76 1 56 48 43 69 71 35 rngsubdir φ y U A D y < T 1 R - R A R I y R y = 1 R R y - R A R I y R y
77 1 56 60 ringlidm R Ring y X 1 R R y = y
78 43 35 77 syl2anc φ y U A D y < T 1 R R y = y
79 1 56 ringass R Ring A X I y X y X A R I y R y = A R I y R y
80 43 30 47 35 79 syl13anc φ y U A D y < T A R I y R y = A R I y R y
81 2 3 56 60 unitlinv R Ring y U I y R y = 1 R
82 43 34 81 syl2anc φ y U A D y < T I y R y = 1 R
83 82 oveq2d φ y U A D y < T A R I y R y = A R 1 R
84 1 56 60 ringridm R Ring A X A R 1 R = A
85 43 30 84 syl2anc φ y U A D y < T A R 1 R = A
86 80 83 85 3eqtrd φ y U A D y < T A R I y R y = A
87 78 86 oveq12d φ y U A D y < T 1 R R y - R A R I y R y = y - R A
88 76 87 eqtrd φ y U A D y < T 1 R - R A R I y R y = y - R A
89 88 fveq2d φ y U A D y < T N 1 R - R A R I y R y = N y - R A
90 75 89 eqtr3d φ y U A D y < T N 1 R - R A R I y N y = N y - R A
91 54 67 90 3eqtrd φ y U A D y < T N A N y N I A - R I y = N y - R A
92 1 48 grpsubcl R Grp y X A X y - R A X
93 40 35 30 92 syl3anc φ y U A D y < T y - R A X
94 1 4 nmcl R NrmGrp y - R A X N y - R A
95 27 93 94 syl2anc φ y U A D y < T N y - R A
96 95 recnd φ y U A D y < T N y - R A
97 20 adantr φ y U A D y < T N A +
98 7 adantr φ y U A D y < T R NzRing
99 2 16 nzrunit R NzRing y U y 0 R
100 98 34 99 syl2anc φ y U A D y < T y 0 R
101 1 4 16 nmrpcl R NrmGrp y X y 0 R N y +
102 27 35 100 101 syl3anc φ y U A D y < T N y +
103 97 102 rpmulcld φ y U A D y < T N A N y +
104 103 rpred φ y U A D y < T N A N y
105 104 recnd φ y U A D y < T N A N y
106 103 rpne0d φ y U A D y < T N A N y 0
107 96 105 53 106 divmuld φ y U A D y < T N y - R A N A N y = N I A - R I y N A N y N I A - R I y = N y - R A
108 91 107 mpbird φ y U A D y < T N y - R A N A N y = N I A - R I y
109 4 1 48 5 ngpdsr R NrmGrp A X y X A D y = N y - R A
110 27 30 35 109 syl3anc φ y U A D y < T A D y = N y - R A
111 110 oveq1d φ y U A D y < T A D y N A N y = N y - R A N A N y
112 4 1 48 5 ngpds R NrmGrp I A X I y X I A D I y = N I A - R I y
113 27 45 47 112 syl3anc φ y U A D y < T I A D I y = N I A - R I y
114 108 111 113 3eqtr4rd φ y U A D y < T I A D I y = A D y N A N y
115 110 95 eqeltrd φ y U A D y < T A D y
116 26 adantr φ y U A D y < T T +
117 116 rpred φ y U A D y < T T
118 9 adantr φ y U A D y < T B +
119 118 rpred φ y U A D y < T B
120 104 119 remulcld φ y U A D y < T N A N y B
121 simprr φ y U A D y < T A D y < T
122 21 adantr φ y U A D y < T N A B +
123 97 rphalfcld φ y U A D y < T N A 2 +
124 122 123 rpmulcld φ y U A D y < T N A B N A 2 +
125 124 rpred φ y U A D y < T N A B N A 2
126 1re 1
127 122 rpred φ y U A D y < T N A B
128 min2 1 N A B if 1 N A B 1 N A B N A B
129 126 127 128 sylancr φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B N A B
130 23 adantr φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B +
131 130 rpred φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B
132 131 127 123 lemul1d φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B N A B if 1 N A B 1 N A B N A 2 N A B N A 2
133 129 132 mpbid φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B N A 2 N A B N A 2
134 10 133 eqbrtrid φ y U A D y < T T N A B N A 2
135 123 rpred φ y U A D y < T N A 2
136 33 2halvesd φ y U A D y < T N A 2 + N A 2 = N A
137 32 37 resubcld φ y U A D y < T N A N y
138 1 4 48 nm2dif R NrmGrp A X y X N A N y N A - R y
139 27 30 35 138 syl3anc φ y U A D y < T N A N y N A - R y
140 4 1 48 5 ngpds R NrmGrp A X y X A D y = N A - R y
141 27 30 35 140 syl3anc φ y U A D y < T A D y = N A - R y
142 139 141 breqtrrd φ y U A D y < T N A N y A D y
143 min1 1 N A B if 1 N A B 1 N A B 1
144 126 127 143 sylancr φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B 1
145 1red φ y U A D y < T 1
146 131 145 123 lemul1d φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B 1 if 1 N A B 1 N A B N A 2 1 N A 2
147 144 146 mpbid φ y U A D y < T if 1 N A B 1 N A B N A 2 1 N A 2
148 10 147 eqbrtrid φ y U A D y < T T 1 N A 2
149 135 recnd φ y U A D y < T N A 2
150 149 mulid2d φ y U A D y < T 1 N A 2 = N A 2
151 148 150 breqtrd φ y U A D y < T T N A 2
152 115 117 135 121 151 ltletrd φ y U A D y < T A D y < N A 2
153 137 115 135 142 152 lelttrd φ y U A D y < T N A N y < N A 2
154 32 37 135 ltsubadd2d φ y U A D y < T N A N y < N A 2 N A < N y + N A 2
155 153 154 mpbid φ y U A D y < T N A < N y + N A 2
156 136 155 eqbrtrd φ y U A D y < T N A 2 + N A 2 < N y + N A 2
157 135 37 135 ltadd1d φ y U A D y < T N A 2 < N y N A 2 + N A 2 < N y + N A 2
158 156 157 mpbird φ y U A D y < T N A 2 < N y
159 135 37 122 158 ltmul2dd φ y U A D y < T N A B N A 2 < N A B N y
160 119 recnd φ y U A D y < T B
161 33 38 160 mul32d φ y U A D y < T N A N y B = N A B N y
162 159 161 breqtrrd φ y U A D y < T N A B N A 2 < N A N y B
163 117 125 120 134 162 lelttrd φ y U A D y < T T < N A N y B
164 115 117 120 121 163 lttrd φ y U A D y < T A D y < N A N y B
165 115 119 103 ltdivmuld φ y U A D y < T A D y N A N y < B A D y < N A N y B
166 164 165 mpbird φ y U A D y < T A D y N A N y < B
167 114 166 eqbrtrd φ y U A D y < T I A D I y < B
168 167 expr φ y U A D y < T I A D I y < B
169 168 ralrimiva φ y U A D y < T I A D I y < B
170 breq2 x = T A D y < x A D y < T
171 170 rspceaimv T + y U A D y < T I A D I y < B x + y U A D y < x I A D I y < B
172 26 169 171 syl2anc φ x + y U A D y < x I A D I y < B