Theorem prmuloc2 6757

Description: Positive reals are multiplicatively located. This is a variation of prmuloc 6756 which only constructs one (named) point and is therefore often easier to work with. It states that given a ratio 𝐵, there are elements of the lower and upper cut which have exactly that ratio between them. (Contributed by Jim Kingdon, 28-Dec-2019.)

Assertion

Ref	Expression
prmuloc2	⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)

Distinct variable groups:   𝑥,𝐵   𝑥,𝐿   𝑥,𝑈

Proof of Theorem prmuloc2

Dummy variable 𝑦 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		prmuloc 6756	. 2 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) → ∃𝑥 ∈ Q ∃𝑦 ∈ Q (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)))
2		nfv 1461	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥(⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵)
3		nfre1 2407	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑥∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈
4		simpr1 944	. . . . . . . 8 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → 𝑥 ∈ 𝐿)
5		simpr3 946	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))
6		simplrr 502	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → 𝑦 ∈ Q)
7		mulidnq 6579	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑦 ∈ Q → (𝑦 ·Q 1Q) = 𝑦)
8		breq1 3788	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑦 ·Q 1Q) = 𝑦 → ((𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵) ↔ 𝑦 <Q (𝑥 ·Q 𝐵)))
9	6, 7, 8	3syl 17	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → ((𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵) ↔ 𝑦 <Q (𝑥 ·Q 𝐵)))
10	5, 9	mpbid 145	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → 𝑦 <Q (𝑥 ·Q 𝐵))
11		simplll 499	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → ⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P)
12		simpr2 945	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → 𝑦 ∈ 𝑈)
13		prcunqu 6675	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 𝑦 ∈ 𝑈) → (𝑦 <Q (𝑥 ·Q 𝐵) → (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
14	11, 12, 13	syl2anc 403	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → (𝑦 <Q (𝑥 ·Q 𝐵) → (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
15	10, 14	mpd 13	. . . . . . . 8 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)
16		rspe 2412	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ 𝐿 ∧ (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)
17	4, 15, 16	syl2anc 403	. . . . . . 7 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) ∧ (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵))) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)
18	17	ex 113	. . . . . 6 ⊢ (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ (𝑥 ∈ Q ∧ 𝑦 ∈ Q)) → ((𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
19	18	anassrs 392	. . . . 5 ⊢ ((((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ Q) ∧ 𝑦 ∈ Q) → ((𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
20	19	rexlimdva 2477	. . . 4 ⊢ (((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) ∧ 𝑥 ∈ Q) → (∃𝑦 ∈ Q (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
21	20	ex 113	. . 3 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) → (𝑥 ∈ Q → (∃𝑦 ∈ Q (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)))
22	2, 3, 21	rexlimd 2474	. 2 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) → (∃𝑥 ∈ Q ∃𝑦 ∈ Q (𝑥 ∈ 𝐿 ∧ 𝑦 ∈ 𝑈 ∧ (𝑦 ·Q 1Q) <Q (𝑥 ·Q 𝐵)) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈))
23	1, 22	mpd 13	1 ⊢ ((⟨𝐿, 𝑈⟩ ∈ P ∧ 1Q <Q 𝐵) → ∃𝑥 ∈ 𝐿 (𝑥 ·Q 𝐵) ∈ 𝑈)

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 102   ↔ wb 103   ∧ w3a 919   = wceq 1284   ∈ wcel 1433  ∃wrex 2349  ⟨cop 3401   class class class wbr 3785  (class class class)co 5532  Qcnq 6470  1_Qc1q 6471   ·_Q cmq 6473   <_Q cltq 6475  Pcnp 6481

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 576  ax-in2 577  ax-io 662  ax-5 1376  ax-7 1377  ax-gen 1378  ax-ie1 1422  ax-ie2 1423  ax-8 1435  ax-10 1436  ax-11 1437  ax-i12 1438  ax-bndl 1439  ax-4 1440  ax-13 1444  ax-14 1445  ax-17 1459  ax-i9 1463  ax-ial 1467  ax-i5r 1468  ax-ext 2063  ax-coll 3893  ax-sep 3896  ax-nul 3904  ax-pow 3948  ax-pr 3964  ax-un 4188  ax-setind 4280  ax-iinf 4329

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 776  df-3or 920  df-3an 921  df-tru 1287  df-fal 1290  df-nf 1390  df-sb 1686  df-eu 1944  df-mo 1945  df-clab 2068  df-cleq 2074  df-clel 2077  df-nfc 2208  df-ne 2246  df-ral 2353  df-rex 2354  df-reu 2355  df-rab 2357  df-v 2603  df-sbc 2816  df-csb 2909  df-dif 2975  df-un 2977  df-in 2979  df-ss 2986  df-nul 3252  df-pw 3384  df-sn 3404  df-pr 3405  df-op 3407  df-uni 3602  df-int 3637  df-iun 3680  df-br 3786  df-opab 3840  df-mpt 3841  df-tr 3876  df-eprel 4044  df-id 4048  df-po 4051  df-iso 4052  df-iord 4121  df-on 4123  df-suc 4126  df-iom 4332  df-xp 4369  df-rel 4370  df-cnv 4371  df-co 4372  df-dm 4373  df-rn 4374  df-res 4375  df-ima 4376  df-iota 4887  df-fun 4924  df-fn 4925  df-f 4926  df-f1 4927  df-fo 4928  df-f1o 4929  df-fv 4930  df-ov 5535  df-oprab 5536  df-mpt2 5537  df-1st 5787  df-2nd 5788  df-recs 5943  df-irdg 5980  df-1o 6024  df-2o 6025  df-oadd 6028  df-omul 6029  df-er 6129  df-ec 6131  df-qs 6135  df-ni 6494  df-pli 6495  df-mi 6496  df-lti 6497  df-plpq 6534  df-mpq 6535  df-enq 6537  df-nqqs 6538  df-plqqs 6539  df-mqqs 6540  df-1nqqs 6541  df-rq 6542  df-ltnqqs 6543  df-enq0 6614  df-nq0 6615  df-0nq0 6616  df-plq0 6617  df-mq0 6618  df-inp 6656

This theorem is referenced by:  recexprlem1ssl  6823  recexprlem1ssu  6824