Metamath Proof Explorer


Theorem bezoutlem2

Description: Lemma for bezout . (Contributed by Mario Carneiro, 15-Mar-2014) ( Revised by AV, 30-Sep-2020.)

Ref Expression
Hypotheses bezout.1 โŠข ๐‘€ = { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) }
bezout.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
bezout.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
bezout.2 โŠข ๐บ = inf ( ๐‘€ , โ„ , < )
bezout.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ๐ด = 0 โˆง ๐ต = 0 ) )
Assertion bezoutlem2 ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘€ )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 bezout.1 โŠข ๐‘€ = { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) }
2 bezout.3 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
3 bezout.4 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
4 bezout.2 โŠข ๐บ = inf ( ๐‘€ , โ„ , < )
5 bezout.5 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ( ๐ด = 0 โˆง ๐ต = 0 ) )
6 1 ssrab3 โŠข ๐‘€ โІ โ„•
7 nnuz โŠข โ„• = ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
8 6 7 sseqtri โŠข ๐‘€ โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 )
9 1 2 3 bezoutlem1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ๐‘€ ) )
10 ne0i โŠข ( ( abs โ€˜ ๐ด ) โˆˆ ๐‘€ โ†’ ๐‘€ โ‰  โˆ… )
11 9 10 syl6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ‰  0 โ†’ ๐‘€ โ‰  โˆ… ) )
12 eqid โŠข { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) } = { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) }
13 12 3 2 bezoutlem1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โ‰  0 โ†’ ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) } ) )
14 rexcom โŠข ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) )
15 2 zcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
16 15 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚ )
17 zcn โŠข ( ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
18 17 ad2antll โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ )
19 16 18 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) โˆˆ โ„‚ )
20 3 zcnd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
21 20 adantr โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
22 zcn โŠข ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
23 22 ad2antrl โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚ )
24 21 23 mulcld โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) โˆˆ โ„‚ )
25 19 24 addcomd โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) )
26 25 eqeq2d โŠข ( ( ๐œ‘ โˆง ( ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ) ) โ†’ ( ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) โ†” ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) ) )
27 26 2rexbidva โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) ) )
28 14 27 bitrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) โ†” โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) ) )
29 28 rabbidv โŠข ( ๐œ‘ โ†’ { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) + ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) ) } = { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) } )
30 1 29 eqtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ = { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) } )
31 30 eleq2d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ ๐‘€ โ†” ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ { ๐‘ง โˆˆ โ„• โˆฃ โˆƒ ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค โˆƒ ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค ๐‘ง = ( ( ๐ต ยท ๐‘ฆ ) + ( ๐ด ยท ๐‘ฅ ) ) } ) )
32 13 31 sylibrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โ‰  0 โ†’ ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ ๐‘€ ) )
33 ne0i โŠข ( ( abs โ€˜ ๐ต ) โˆˆ ๐‘€ โ†’ ๐‘€ โ‰  โˆ… )
34 32 33 syl6 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ต โ‰  0 โ†’ ๐‘€ โ‰  โˆ… ) )
35 neorian โŠข ( ( ๐ด โ‰  0 โˆจ ๐ต โ‰  0 ) โ†” ยฌ ( ๐ด = 0 โˆง ๐ต = 0 ) )
36 5 35 sylibr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด โ‰  0 โˆจ ๐ต โ‰  0 ) )
37 11 34 36 mpjaod โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘€ โ‰  โˆ… )
38 infssuzcl โŠข ( ( ๐‘€ โІ ( โ„คโ‰ฅ โ€˜ 1 ) โˆง ๐‘€ โ‰  โˆ… ) โ†’ inf ( ๐‘€ , โ„ , < ) โˆˆ ๐‘€ )
39 8 37 38 sylancr โŠข ( ๐œ‘ โ†’ inf ( ๐‘€ , โ„ , < ) โˆˆ ๐‘€ )
40 4 39 eqeltrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐บ โˆˆ ๐‘€ )