Theorem ostthlem1 25316

Description: Lemma for ostth 25328. If two absolute values agree on the positive integers greater than one, then they agree for all rational numbers and thus are equal as functions. (Contributed by Mario Carneiro, 9-Sep-2014.)

Hypotheses

Ref	Expression
qrng.q	|- Q = (ℂfld ↾s QQ )
qabsabv.a	|- A = (AbsVal ` Q )
ostthlem1.1	|- ( ph -> F e. A )
ostthlem1.2	|- ( ph -> G e. A )
ostthlem1.3	|- ( ( ph /\ n e. ( ZZ>= ` 2 ) ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )

Assertion

Ref	Expression
ostthlem1	|- ( ph -> F = G )

Distinct variable groups:   n, G   ph, n   A, n   Q, n   n, F

Proof of Theorem ostthlem1

Dummy variables k y are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		ostthlem1.1	. . 3 |- ( ph -> F e. A )
2		qabsabv.a	. . . 4 |- A = (AbsVal ` Q )
3		qrng.q	. . . . 5 |- Q = (ℂfld ↾s QQ )
4	3	qrngbas 25308	. . . 4 |- QQ = ( Base ` Q )
5	2, 4	abvf 18823	. . 3 |- ( F e. A -> F : QQ --> RR )
6		ffn 6045	. . 3 |- ( F : QQ --> RR -> F Fn QQ )
7	1, 5, 6	3syl 18	. 2 |- ( ph -> F Fn QQ )
8		ostthlem1.2	. . 3 |- ( ph -> G e. A )
9	2, 4	abvf 18823	. . 3 |- ( G e. A -> G : QQ --> RR )
10		ffn 6045	. . 3 |- ( G : QQ --> RR -> G Fn QQ )
11	8, 9, 10	3syl 18	. 2 |- ( ph -> G Fn QQ )
12		elq 11790	. . . 4 |- ( y e. QQ <-> E. k e. ZZ E. n e. NN y = ( k / n ) )
13	3	qdrng 25309	. . . . . . . . . 10 |- Q e. DivRing
14	13	a1i 11	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> Q e. DivRing )
15	1	adantr 481	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> F e. A )
16		zq 11794	. . . . . . . . . 10 |- ( k e. ZZ -> k e. QQ )
17	16	ad2antrl 764	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> k e. QQ )
18		nnq 11801	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN -> n e. QQ )
19	18	ad2antll 765	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> n e. QQ )
20		nnne0 11053	. . . . . . . . . 10 |- ( n e. NN -> n =/= 0 )
21	20	ad2antll 765	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> n =/= 0 )
22	3	qrng0 25310	. . . . . . . . . 10 |- 0 = ( 0g ` Q )
23		eqid 2622	. . . . . . . . . 10 |- (/r ` Q ) = (/r ` Q )
24	2, 4, 22, 23	abvdiv 18837	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( Q e. DivRing /\ F e. A ) /\ ( k e. QQ /\ n e. QQ /\ n =/= 0 ) ) -> ( F ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( ( F ` k ) / ( F ` n ) ) )
25	14, 15, 17, 19, 21, 24	syl23anc 1333	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( ( F ` k ) / ( F ` n ) ) )
26	8	adantr 481	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> G e. A )
27	2, 4, 22, 23	abvdiv 18837	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( Q e. DivRing /\ G e. A ) /\ ( k e. QQ /\ n e. QQ /\ n =/= 0 ) ) -> ( G ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( ( G ` k ) / ( G ` n ) ) )
28	14, 26, 17, 19, 21, 27	syl23anc 1333	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( G ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( ( G ` k ) / ( G ` n ) ) )
29	2, 22	abv0 18831	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( F e. A -> ( F ` 0 ) = 0 )
30	1, 29	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( F ` 0 ) = 0 )
31	2, 22	abv0 18831	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( G e. A -> ( G ` 0 ) = 0 )
32	8, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( G ` 0 ) = 0 )
33	30, 32	eqtr4d 2659	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( F ` 0 ) = ( G ` 0 ) )
34		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( k = 0 -> ( F ` k ) = ( F ` 0 ) )
35		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( k = 0 -> ( G ` k ) = ( G ` 0 ) )
36	34, 35	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( k = 0 -> ( ( F ` k ) = ( G ` k ) <-> ( F ` 0 ) = ( G ` 0 ) ) )
37	33, 36	syl5ibrcom 237	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( k = 0 -> ( F ` k ) = ( G ` k ) ) )
38	37	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> ( k = 0 -> ( F ` k ) = ( G ` k ) ) )
39	38	imp 445	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ k = 0 ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
40		elnn1uz2 11765	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n e. NN <-> ( n = 1 \/ n e. ( ZZ>= ` 2 ) ) )
41	3	qrng1 25311	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- 1 = ( 1r ` Q )
42	2, 41	abv1 18833	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( Q e. DivRing /\ F e. A ) -> ( F ` 1 ) = 1 )
43	13, 1, 42	sylancr 695	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( F ` 1 ) = 1 )
44	2, 41	abv1 18833	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( Q e. DivRing /\ G e. A ) -> ( G ` 1 ) = 1 )
45	13, 8, 44	sylancr 695	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( G ` 1 ) = 1 )
46	43, 45	eqtr4d 2659	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( F ` 1 ) = ( G ` 1 ) )
47		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( n = 1 -> ( F ` n ) = ( F ` 1 ) )
48		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( n = 1 -> ( G ` n ) = ( G ` 1 ) )
49	47, 48	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( n = 1 -> ( ( F ` n ) = ( G ` n ) <-> ( F ` 1 ) = ( G ` 1 ) ) )
50	46, 49	syl5ibrcom 237	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( n = 1 -> ( F ` n ) = ( G ` n ) ) )
51	50	imp 445	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ph /\ n = 1 ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )
52		ostthlem1.3	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ph /\ n e. ( ZZ>= ` 2 ) ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )
53	51, 52	jaodan 826	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ ( n = 1 \/ n e. ( ZZ>= ` 2 ) ) ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )
54	40, 53	sylan2b 492	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ n e. NN ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )
55	54	ralrimiva 2966	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> A. n e. NN ( F ` n ) = ( G ` n ) )
56	55	adantr 481	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> A. n e. NN ( F ` n ) = ( G ` n ) )
57		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = k -> ( F ` n ) = ( F ` k ) )
58		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = k -> ( G ` n ) = ( G ` k ) )
59	57, 58	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( n = k -> ( ( F ` n ) = ( G ` n ) <-> ( F ` k ) = ( G ` k ) ) )
60	59	rspccva 3308	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( A. n e. NN ( F ` n ) = ( G ` n ) /\ k e. NN ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
61	56, 60	sylan 488	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ k e. NN ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
62	55	ad2antrr 762	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> A. n e. NN ( F ` n ) = ( G ` n ) )
63	16	adantl 482	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> k e. QQ )
64	3	qrngneg 25312	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( k e. QQ -> ( ( invg ` Q ) ` k ) = -u k )
65	63, 64	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> ( ( invg ` Q ) ` k ) = -u k )
66	65	eleq1d 2686	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> ( ( ( invg ` Q ) ` k ) e. NN <-> -u k e. NN ) )
67	66	biimpar 502	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> ( ( invg ` Q ) ` k ) e. NN )
68		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n = ( ( invg ` Q ) ` k ) -> ( F ` n ) = ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) )
69		fveq2 6191	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( n = ( ( invg ` Q ) ` k ) -> ( G ` n ) = ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) )
70	68, 69	eqeq12d 2637	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( n = ( ( invg ` Q ) ` k ) -> ( ( F ` n ) = ( G ` n ) <-> ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) ) )
71	70	rspccva 3308	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( A. n e. NN ( F ` n ) = ( G ` n ) /\ ( ( invg ` Q ) ` k ) e. NN ) -> ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) )
72	62, 67, 71	syl2anc 693	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) )
73	1	ad2antrr 762	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> F e. A )
74	16	ad2antlr 763	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> k e. QQ )
75		eqid 2622	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( invg ` Q ) = ( invg ` Q )
76	2, 4, 75	abvneg 18834	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( F e. A /\ k e. QQ ) -> ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( F ` k ) )
77	73, 74, 76	syl2anc 693	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> ( F ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( F ` k ) )
78	8	ad2antrr 762	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> G e. A )
79	2, 4, 75	abvneg 18834	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( G e. A /\ k e. QQ ) -> ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( G ` k ) )
80	78, 74, 79	syl2anc 693	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> ( G ` ( ( invg ` Q ) ` k ) ) = ( G ` k ) )
81	72, 77, 80	3eqtr3d 2664	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( ph /\ k e. ZZ ) /\ -u k e. NN ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
82		elz 11379	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( k e. ZZ <-> ( k e. RR /\ ( k = 0 \/ k e. NN \/ -u k e. NN ) ) )
83	82	simprbi 480	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( k e. ZZ -> ( k = 0 \/ k e. NN \/ -u k e. NN ) )
84	83	adantl 482	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> ( k = 0 \/ k e. NN \/ -u k e. NN ) )
85	39, 61, 81, 84	mpjao3dan 1395	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ph /\ k e. ZZ ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
86	85	adantrr 753	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` k ) = ( G ` k ) )
87	54	adantrl 752	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` n ) = ( G ` n ) )
88	86, 87	oveq12d 6668	. . . . . . . . 9 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( ( F ` k ) / ( F ` n ) ) = ( ( G ` k ) / ( G ` n ) ) )
89	28, 88	eqtr4d 2659	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( G ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( ( F ` k ) / ( F ` n ) ) )
90	25, 89	eqtr4d 2659	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( G ` ( k (/r ` Q ) n ) ) )
91	3	qrngdiv 25313	. . . . . . . . 9 |- ( ( k e. QQ /\ n e. QQ /\ n =/= 0 ) -> ( k (/r ` Q ) n ) = ( k / n ) )
92	17, 19, 21, 91	syl3anc 1326	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( k (/r ` Q ) n ) = ( k / n ) )
93	92	fveq2d 6195	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( F ` ( k / n ) ) )
94	92	fveq2d 6195	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( G ` ( k (/r ` Q ) n ) ) = ( G ` ( k / n ) ) )
95	90, 93, 94	3eqtr3d 2664	. . . . . 6 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( F ` ( k / n ) ) = ( G ` ( k / n ) ) )
96		fveq2 6191	. . . . . . 7 |- ( y = ( k / n ) -> ( F ` y ) = ( F ` ( k / n ) ) )
97		fveq2 6191	. . . . . . 7 |- ( y = ( k / n ) -> ( G ` y ) = ( G ` ( k / n ) ) )
98	96, 97	eqeq12d 2637	. . . . . 6 |- ( y = ( k / n ) -> ( ( F ` y ) = ( G ` y ) <-> ( F ` ( k / n ) ) = ( G ` ( k / n ) ) ) )
99	95, 98	syl5ibrcom 237	. . . . 5 |- ( ( ph /\ ( k e. ZZ /\ n e. NN ) ) -> ( y = ( k / n ) -> ( F ` y ) = ( G ` y ) ) )
100	99	rexlimdvva 3038	. . . 4 |- ( ph -> ( E. k e. ZZ E. n e. NN y = ( k / n ) -> ( F ` y ) = ( G ` y ) ) )
101	12, 100	syl5bi 232	. . 3 |- ( ph -> ( y e. QQ -> ( F ` y ) = ( G ` y ) ) )
102	101	imp 445	. 2 |- ( ( ph /\ y e. QQ ) -> ( F ` y ) = ( G ` y ) )
103	7, 11, 102	eqfnfvd 6314	1 |- ( ph -> F = G )

Syntax hints:   -> wi 4   \/ wo 383   /\ wa 384   \/ w3o 1036   = wceq 1483   e. wcel 1990   =/= wne 2794   A.wral 2912   E.wrex 2913   Fn wfn 5883   -->wf 5884   ` cfv 5888  (class class class)co 6650   RRcr 9935   0cc0 9936   1c1 9937   -ucneg 10267   / cdiv 10684   NNcn 11020   2c2 11070   ZZcz 11377   ZZ>=cuz 11687   QQcq 11788   ↾_s cress 15858   invgcminusg 17423  /_rcdvr 18682   DivRingcdr 18747  AbsValcabv 18816  ℂ_fldccnfld 19746

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-rep 4771  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-addf 10015  ax-mulf 10016

This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-int 4476  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-1st 7168  df-2nd 7169  df-tpos 7352  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-1o 7560  df-oadd 7564  df-er 7742  df-map 7859  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-fin 7959  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-4 11081  df-5 11082  df-6 11083  df-7 11084  df-8 11085  df-9 11086  df-n0 11293  df-z 11378  df-dec 11494  df-uz 11688  df-q 11789  df-ico 12181  df-fz 12327  df-seq 12802  df-exp 12861  df-struct 15859  df-ndx 15860  df-slot 15861  df-base 15863  df-sets 15864  df-ress 15865  df-plusg 15954  df-mulr 15955  df-starv 15956  df-tset 15960  df-ple 15961  df-ds 15964  df-unif 15965  df-0g 16102  df-mgm 17242  df-sgrp 17284  df-mnd 17295  df-grp 17425  df-minusg 17426  df-subg 17591  df-cmn 18195  df-mgp 18490  df-ur 18502  df-ring 18549  df-cring 18550  df-oppr 18623  df-dvdsr 18641  df-unit 18642  df-invr 18672  df-dvr 18683  df-drng 18749  df-subrg 18778  df-abv 18817  df-cnfld 19747

This theorem is referenced by:  ostthlem2  25317  ostth2  25326