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Theorem padicabvcxp

Description: All positive powers of the p-adic absolute value are absolute values. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2014)

Ref Expression
Hypotheses qrng.q ⊢ Q = ℂ fld ↾ 𝑠 ℚ
qabsabv.a ⊢ A = AbsVal ⁡ Q
padic.j ⊢ J = q ∈ ℙ ⟼ x ∈ ℚ ⟼ if x = 0 0 q − q pCnt x
Assertion padicabvcxp ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → y ∈ ℚ ⟼ J ⁡ P ⁡ y R ∈ A

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 qrng.q ⊢ Q = ℂ fld ↾ 𝑠 ℚ
2 qabsabv.a ⊢ A = AbsVal ⁡ Q
3 padic.j ⊢ J = q ∈ ℙ ⟼ x ∈ ℚ ⟼ if x = 0 0 q − q pCnt x
4 3 padicval ⊢ P ∈ ℙ ∧ y ∈ ℚ → J ⁡ P ⁡ y = if y = 0 0 P − P pCnt y
5 4 adantlr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → J ⁡ P ⁡ y = if y = 0 0 P − P pCnt y
6 5 oveq1d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → J ⁡ P ⁡ y R = if y = 0 0 P − P pCnt y R
7 ovif ⊢ if y = 0 0 P − P pCnt y R = if y = 0 0 R P − P pCnt y R
8 rpre ⊢ R ∈ ℝ + → R ∈ ℝ
9 8 adantl ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → R ∈ ℝ
10 9 recnd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → R ∈ ℂ
11 rpne0 ⊢ R ∈ ℝ + → R ≠ 0
12 11 adantl ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → R ≠ 0
13 10 12 0cxpd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 0 R = 0
14 13 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → 0 R = 0
15 14 ifeq1d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → if y = 0 0 R P − P pCnt y R = if y = 0 0 P − P pCnt y R
16 7 15 eqtrid ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → if y = 0 0 P − P pCnt y R = if y = 0 0 P − P pCnt y R
17 df-ne ⊢ y ≠ 0 ↔ ¬ y = 0
18 pcqcl ⊢ P ∈ ℙ ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ∈ ℤ
19 18 adantlr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ∈ ℤ
20 19 zcnd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ∈ ℂ
21 10 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → R ∈ ℂ
22 mulneg12 ⊢ P pCnt y ∈ ℂ ∧ R ∈ ℂ → − P pCnt y ⁢ R = P pCnt y ⁢ − R
23 20 21 22 syl2anc ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − P pCnt y ⁢ R = P pCnt y ⁢ − R
24 21 negcld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − R ∈ ℂ
25 20 24 mulcomd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P pCnt y ⁢ − R = − R ⁢ P pCnt y
26 23 25 eqtrd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − P pCnt y ⁢ R = − R ⁢ P pCnt y
27 26 oveq2d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y ⁢ R = P − R ⁢ P pCnt y
28 prmuz2 ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℤ ≥ 2
29 28 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℤ ≥ 2
30 eluz2b2 ⊢ P ∈ ℤ ≥ 2 ↔ P ∈ ℕ ∧ 1 < P
31 29 30 sylib ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℕ ∧ 1 < P
32 31 simpld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℕ
33 32 nnrpd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℝ +
34 33 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P ∈ ℝ +
35 19 znegcld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − P pCnt y ∈ ℤ
36 35 zred ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − P pCnt y ∈ ℝ
37 34 36 21 cxpmuld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y ⁢ R = P − P pCnt y R
38 9 renegcld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → − R ∈ ℝ
39 38 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → − R ∈ ℝ
40 34 39 20 cxpmuld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − R ⁢ P pCnt y = P − R P pCnt y
41 27 37 40 3eqtr3d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y R = P − R P pCnt y
42 32 nnred ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℝ
43 42 recnd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ∈ ℂ
44 43 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P ∈ ℂ
45 32 nnne0d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P ≠ 0
46 45 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P ≠ 0
47 44 46 35 cxpexpzd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y = P − P pCnt y
48 47 oveq1d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y R = P − P pCnt y R
49 33 38 rpcxpcld ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P − R ∈ ℝ +
50 49 adantr ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − R ∈ ℝ +
51 50 rpcnd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − R ∈ ℂ
52 50 rpne0d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − R ≠ 0
53 51 52 19 cxpexpzd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − R P pCnt y = P − R P pCnt y
54 41 48 53 3eqtr3d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y R = P − R P pCnt y
55 54 anassrs ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ y ≠ 0 → P − P pCnt y R = P − R P pCnt y
56 17 55 sylan2br ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ ∧ ¬ y = 0 → P − P pCnt y R = P − R P pCnt y
57 56 ifeq2da ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → if y = 0 0 P − P pCnt y R = if y = 0 0 P − R P pCnt y
58 6 16 57 3eqtrd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + ∧ y ∈ ℚ → J ⁡ P ⁡ y R = if y = 0 0 P − R P pCnt y
59 58 mpteq2dva ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → y ∈ ℚ ⟼ J ⁡ P ⁡ y R = y ∈ ℚ ⟼ if y = 0 0 P − R P pCnt y
60 rpre ⊢ P − R ∈ ℝ + → P − R ∈ ℝ
61 49 60 syl ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P − R ∈ ℝ
62 rpgt0 ⊢ P − R ∈ ℝ + → 0 < P − R
63 49 62 syl ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 0 < P − R
64 rpgt0 ⊢ R ∈ ℝ + → 0 < R
65 64 adantl ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 0 < R
66 9 lt0neg2d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 0 < R ↔ − R < 0
67 65 66 mpbid ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → − R < 0
68 31 simprd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 1 < P
69 0red ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → 0 ∈ ℝ
70 42 68 38 69 cxpltd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → − R < 0 ↔ P − R < P 0
71 67 70 mpbid ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P − R < P 0
72 43 cxp0d ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P 0 = 1
73 71 72 breqtrd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P − R < 1
74 0xr ⊢ 0 ∈ ℝ *
75 1xr ⊢ 1 ∈ ℝ *
76 elioo2 ⊢ 0 ∈ ℝ * ∧ 1 ∈ ℝ * → P − R ∈ 0 1 ↔ P − R ∈ ℝ ∧ 0 < P − R ∧ P − R < 1
77 74 75 76 mp2an ⊢ P − R ∈ 0 1 ↔ P − R ∈ ℝ ∧ 0 < P − R ∧ P − R < 1
78 61 63 73 77 syl3anbrc ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → P − R ∈ 0 1
79 eqid ⊢ y ∈ ℚ ⟼ if y = 0 0 P − R P pCnt y = y ∈ ℚ ⟼ if y = 0 0 P − R P pCnt y
80 1 2 79 padicabv ⊢ P ∈ ℙ ∧ P − R ∈ 0 1 → y ∈ ℚ ⟼ if y = 0 0 P − R P pCnt y ∈ A
81 78 80 syldan ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → y ∈ ℚ ⟼ if y = 0 0 P − R P pCnt y ∈ A
82 59 81 eqeltrd ⊢ P ∈ ℙ ∧ R ∈ ℝ + → y ∈ ℚ ⟼ J ⁡ P ⁡ y R ∈ A