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Theorem recexsrlem

Description: The reciprocal of a positive signed real exists. Part of Proposition 9-4.3 of Gleason p. 126. (Contributed by NM, 15-May-1996) (New usage is discouraged.)

Ref Expression
Assertion recexsrlem 0 𝑹 < 𝑹 A x 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 ltrelsr < 𝑹 𝑹 × 𝑹
2 1 brel 0 𝑹 < 𝑹 A 0 𝑹 𝑹 A 𝑹
3 2 simprd 0 𝑹 < 𝑹 A A 𝑹
4 df-nr 𝑹 = 𝑷 × 𝑷 / ~ 𝑹
5 breq2 y z ~ 𝑹 = A 0 𝑹 < 𝑹 y z ~ 𝑹 0 𝑹 < 𝑹 A
6 oveq1 y z ~ 𝑹 = A y z ~ 𝑹 𝑹 x = A 𝑹 x
7 6 eqeq1d y z ~ 𝑹 = A y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹
8 7 rexbidv y z ~ 𝑹 = A x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹 x 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹
9 5 8 imbi12d y z ~ 𝑹 = A 0 𝑹 < 𝑹 y z ~ 𝑹 x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹 0 𝑹 < 𝑹 A x 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹
10 gt0srpr 0 𝑹 < 𝑹 y z ~ 𝑹 z < 𝑷 y
11 ltexpri z < 𝑷 y w 𝑷 z + 𝑷 w = y
12 10 11 sylbi 0 𝑹 < 𝑹 y z ~ 𝑹 w 𝑷 z + 𝑷 w = y
13 recexpr w 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷
14 1pr 1 𝑷 𝑷
15 addclpr v 𝑷 1 𝑷 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
16 14 15 mpan2 v 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
17 enrex ~ 𝑹 V
18 17 4 ecopqsi v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 𝑹
19 16 14 18 sylancl v 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 𝑹
20 19 ad2antlr y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 𝑹
21 16 14 jctir v 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷
22 21 anim2i y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷
23 22 adantr y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷
24 mulsrpr y 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷 y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
25 23 24 syl y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
26 oveq1 z + 𝑷 w = y z + 𝑷 w 𝑷 v = y 𝑷 v
27 26 eqcomd z + 𝑷 w = y y 𝑷 v = z + 𝑷 w 𝑷 v
28 vex z V
29 vex w V
30 vex v V
31 mulcompr u 𝑷 f = f 𝑷 u
32 distrpr u 𝑷 f + 𝑷 x = u 𝑷 f + 𝑷 u 𝑷 x
33 28 29 30 31 32 caovdir z + 𝑷 w 𝑷 v = z 𝑷 v + 𝑷 w 𝑷 v
34 oveq2 w 𝑷 v = 1 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 w 𝑷 v = z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷
35 33 34 eqtrid w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w 𝑷 v = z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷
36 27 35 sylan9eqr w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v = z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷
37 36 oveq1d w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
38 ovex z 𝑷 v V
39 14 elexi 1 𝑷 V
40 ovex y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 V
41 addcompr u + 𝑷 f = f + 𝑷 u
42 addasspr u + 𝑷 f + 𝑷 x = u + 𝑷 f + 𝑷 x
43 38 39 40 41 42 caov32 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
44 37 43 eqtrdi w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
45 44 oveq1d w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
46 addasspr z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
47 45 46 eqtrdi w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
48 distrpr y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷
49 48 oveq1i y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
50 addasspr y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
51 49 50 eqtri y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
52 51 oveq1i y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
53 distrpr z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
54 53 oveq2i y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
55 ovex y 𝑷 1 𝑷 V
56 ovex z 𝑷 1 𝑷 V
57 55 38 56 41 42 caov12 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
58 54 57 eqtri y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷
59 58 oveq1i y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = z 𝑷 v + 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
60 47 52 59 3eqtr4g w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
61 mulclpr y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
62 16 61 sylan2 y 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
63 mulclpr z 𝑷 1 𝑷 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷
64 14 63 mpan2 z 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷
65 addclpr y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷
66 62 64 65 syl2an y 𝑷 v 𝑷 z 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷
67 66 an32s y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷
68 mulclpr y 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 𝑷
69 14 68 mpan2 y 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 𝑷
70 mulclpr z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
71 16 70 sylan2 z 𝑷 v 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
72 addclpr y 𝑷 1 𝑷 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
73 69 71 72 syl2an y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
74 73 anassrs y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
75 67 74 jca y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷
76 addclpr 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 𝑷
77 14 14 76 mp2an 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 𝑷
78 77 14 pm3.2i 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷
79 enreceq y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 𝑷 1 𝑷 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
80 75 78 79 sylancl y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 = y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷
81 60 80 syl5ibr y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
82 81 imp y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 1 𝑷 y 𝑷 1 𝑷 + 𝑷 z 𝑷 v + 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
83 25 82 eqtrd y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
84 df-1r 1 𝑹 = 1 𝑷 + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
85 83 84 eqtr4di y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑹
86 oveq2 x = v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹
87 86 eqeq1d x = v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑹
88 87 rspcev v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 v + 𝑷 1 𝑷 1 𝑷 ~ 𝑹 = 1 𝑹 x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
89 20 85 88 syl2anc y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
90 89 exp43 y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
91 90 rexlimdv y 𝑷 z 𝑷 v 𝑷 w 𝑷 v = 1 𝑷 z + 𝑷 w = y x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
92 13 91 syl5 y 𝑷 z 𝑷 w 𝑷 z + 𝑷 w = y x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
93 92 rexlimdv y 𝑷 z 𝑷 w 𝑷 z + 𝑷 w = y x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
94 12 93 syl5 y 𝑷 z 𝑷 0 𝑹 < 𝑹 y z ~ 𝑹 x 𝑹 y z ~ 𝑹 𝑹 x = 1 𝑹
95 4 9 94 ecoptocl A 𝑹 0 𝑹 < 𝑹 A x 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹
96 3 95 mpcom 0 𝑹 < 𝑹 A x 𝑹 A 𝑹 x = 1 𝑹