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Theorem dvdsmulgcd 10621
Description: Relationship between the order of an element and that of a multiple. (a divisibility equivalent). (Contributed by Stefan O'Rear, 6-Sep-2015.)
Assertion
Ref Expression
dvdsmulgcd  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  ->  ( A  ||  ( B  x.  C )  <->  A 
||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) ) )

Proof of Theorem dvdsmulgcd
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 simplr 497 . . . 4  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  C  e.  ZZ )
2 dvdszrcl 10408 . . . . . 6  |-  ( A 
||  ( B  x.  C )  ->  ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  C )  e.  ZZ ) )
32adantl 271 . . . . 5  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  C )  e.  ZZ ) )
43simpld 110 . . . 4  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  A  e.  ZZ )
5 bezout 10607 . . . 4  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) ) )
61, 4, 5syl2anc 403 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) ) )
74adantr 270 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  e.  ZZ )
8 simplll 500 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  B  e.  ZZ )
9 simpllr 501 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  C  e.  ZZ )
10 simprl 498 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  x  e.  ZZ )
119, 10zmulcld 8608 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( C  x.  x )  e.  ZZ )
128, 11zmulcld 8608 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  ( C  x.  x
) )  e.  ZZ )
13 simprr 499 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  y  e.  ZZ )
147, 13zmulcld 8608 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( A  x.  y )  e.  ZZ )
158, 14zmulcld 8608 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  ( A  x.  y
) )  e.  ZZ )
16 simplr 497 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  ( B  x.  C )
)
178, 9zmulcld 8608 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  C )  e.  ZZ )
18 dvdsmultr1 10441 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  C
)  e.  ZZ  /\  x  e.  ZZ )  ->  ( A  ||  ( B  x.  C )  ->  A  ||  ( ( B  x.  C )  x.  x ) ) )
197, 17, 10, 18syl3anc 1170 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( A  ||  ( B  x.  C
)  ->  A  ||  (
( B  x.  C
)  x.  x ) ) )
2016, 19mpd 13 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  (
( B  x.  C
)  x.  x ) )
218zcnd 8603 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  B  e.  CC )
229zcnd 8603 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  C  e.  CC )
2310zcnd 8603 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  x  e.  CC )
2421, 22, 23mulassd 7256 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( ( B  x.  C )  x.  x )  =  ( B  x.  ( C  x.  x ) ) )
2520, 24breqtrd 3829 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  ( B  x.  ( C  x.  x ) ) )
268, 13zmulcld 8608 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  y )  e.  ZZ )
27 dvdsmul1 10425 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  y
)  e.  ZZ )  ->  A  ||  ( A  x.  ( B  x.  y ) ) )
287, 26, 27syl2anc 403 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  ( A  x.  ( B  x.  y ) ) )
297zcnd 8603 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  e.  CC )
3013zcnd 8603 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  y  e.  CC )
3121, 29, 30mul12d 7379 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  ( A  x.  y
) )  =  ( A  x.  ( B  x.  y ) ) )
3228, 31breqtrrd 3831 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) )
33 dvds2add 10437 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  x.  x )
)  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( A  x.  y )
)  e.  ZZ )  ->  ( ( A 
||  ( B  x.  ( C  x.  x
) )  /\  A  ||  ( B  x.  ( A  x.  y )
) )  ->  A  ||  ( ( B  x.  ( C  x.  x
) )  +  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) ) ) )
3433imp 122 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  x.  x )
)  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( A  x.  y )
)  e.  ZZ )  /\  ( A  ||  ( B  x.  ( C  x.  x )
)  /\  A  ||  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) ) )  ->  A  ||  (
( B  x.  ( C  x.  x )
)  +  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) ) )
357, 12, 15, 25, 32, 34syl32anc 1178 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  (
( B  x.  ( C  x.  x )
)  +  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) ) )
3611zcnd 8603 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( C  x.  x )  e.  CC )
3714zcnd 8603 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( A  x.  y )  e.  CC )
3821, 36, 37adddid 7257 . . . . . 6  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( B  x.  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) ) )  =  ( ( B  x.  ( C  x.  x )
)  +  ( B  x.  ( A  x.  y ) ) ) )
3935, 38breqtrrd 3831 . . . . 5  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  A  ||  ( B  x.  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) ) ) )
40 oveq2 5571 . . . . . 6  |-  ( ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y
) )  ->  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  =  ( B  x.  (
( C  x.  x
)  +  ( A  x.  y ) ) ) )
4140breq2d 3817 . . . . 5  |-  ( ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y
) )  ->  ( A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  <->  A  ||  ( B  x.  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y
) ) ) ) )
4239, 41syl5ibrcom 155 . . . 4  |-  ( ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C
) )  /\  (
x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) )  ->  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) ) )
4342rexlimdvva 2489 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  ( E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( C  gcd  A )  =  ( ( C  x.  x )  +  ( A  x.  y ) )  ->  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) ) )
446, 43mpd 13 . 2  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  C )
)  ->  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )
45 dvdszrcl 10408 . . . . 5  |-  ( A 
||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  ->  ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  e.  ZZ ) )
4645adantl 271 . . . 4  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  e.  ZZ ) )
4746simpld 110 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  A  e.  ZZ )
4846simprd 112 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  e.  ZZ )
49 zmulcl 8537 . . . 4  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  ->  ( B  x.  C
)  e.  ZZ )
5049adantr 270 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( B  x.  C )  e.  ZZ )
51 simpr 108 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )
52 simplr 497 . . . . . 6  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  C  e.  ZZ )
53 gcddvds 10562 . . . . . 6  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ )  ->  ( ( C  gcd  A )  ||  C  /\  ( C  gcd  A ) 
||  A ) )
5452, 47, 53syl2anc 403 . . . . 5  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( ( C  gcd  A )  ||  C  /\  ( C  gcd  A )  ||  A ) )
5554simpld 110 . . . 4  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( C  gcd  A )  ||  C )
5652, 47gcdcld 10567 . . . . . 6  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( C  gcd  A )  e.  NN0 )
5756nn0zd 8600 . . . . 5  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( C  gcd  A )  e.  ZZ )
58 simpll 496 . . . . 5  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  B  e.  ZZ )
59 dvdscmul 10430 . . . . 5  |-  ( ( ( C  gcd  A
)  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  (
( C  gcd  A
)  ||  C  ->  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) 
||  ( B  x.  C ) ) )
6057, 52, 58, 59syl3anc 1170 . . . 4  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( ( C  gcd  A )  ||  C  ->  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  ||  ( B  x.  C ) ) )
6155, 60mpd 13 . . 3  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  ||  ( B  x.  C ) )
62 dvdstr 10440 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  e.  ZZ  /\  ( B  x.  C )  e.  ZZ )  ->  (
( A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) 
||  ( B  x.  C ) )  ->  A  ||  ( B  x.  C ) ) )
6362imp 122 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  ZZ  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  e.  ZZ  /\  ( B  x.  C )  e.  ZZ )  /\  ( A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  /\  ( B  x.  ( C  gcd  A ) )  ||  ( B  x.  C )
) )  ->  A  ||  ( B  x.  C
) )
6447, 48, 50, 51, 61, 63syl32anc 1178 . 2  |-  ( ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  A  ||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) )  ->  A  ||  ( B  x.  C )
)
6544, 64impbida 561 1  |-  ( ( B  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  ->  ( A  ||  ( B  x.  C )  <->  A 
||  ( B  x.  ( C  gcd  A ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    /\ wa 102    <-> wb 103    /\ w3a 920    = wceq 1285    e. wcel 1434   E.wrex 2354   class class class wbr 3805  (class class class)co 5563    + caddc 7098    x. cmul 7100   ZZcz 8484    || cdvds 10403    gcd cgcd 10545
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 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1377  ax-7 1378  ax-gen 1379  ax-ie1 1423  ax-ie2 1424  ax-8 1436  ax-10 1437  ax-11 1438  ax-i12 1439  ax-bndl 1440  ax-4 1441  ax-13 1445  ax-14 1446  ax-17 1460  ax-i9 1464  ax-ial 1468  ax-i5r 1469  ax-ext 2065  ax-coll 3913  ax-sep 3916  ax-nul 3924  ax-pow 3968  ax-pr 3992  ax-un 4216  ax-setind 4308  ax-iinf 4357  ax-cnex 7181  ax-resscn 7182  ax-1cn 7183  ax-1re 7184  ax-icn 7185  ax-addcl 7186  ax-addrcl 7187  ax-mulcl 7188  ax-mulrcl 7189  ax-addcom 7190  ax-mulcom 7191  ax-addass 7192  ax-mulass 7193  ax-distr 7194  ax-i2m1 7195  ax-0lt1 7196  ax-1rid 7197  ax-0id 7198  ax-rnegex 7199  ax-precex 7200  ax-cnre 7201  ax-pre-ltirr 7202  ax-pre-ltwlin 7203  ax-pre-lttrn 7204  ax-pre-apti 7205  ax-pre-ltadd 7206  ax-pre-mulgt0 7207  ax-pre-mulext 7208  ax-arch 7209  ax-caucvg 7210
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 777  df-3or 921  df-3an 922  df-tru 1288  df-fal 1291  df-nf 1391  df-sb 1688  df-eu 1946  df-mo 1947  df-clab 2070  df-cleq 2076  df-clel 2079  df-nfc 2212  df-ne 2250  df-nel 2345  df-ral 2358  df-rex 2359  df-reu 2360  df-rmo 2361  df-rab 2362  df-v 2612  df-sbc 2825  df-csb 2918  df-dif 2984  df-un 2986  df-in 2988  df-ss 2995  df-nul 3268  df-if 3369  df-pw 3402  df-sn 3422  df-pr 3423  df-op 3425  df-uni 3622  df-int 3657  df-iun 3700  df-br 3806  df-opab 3860  df-mpt 3861  df-tr 3896  df-id 4076  df-po 4079  df-iso 4080  df-iord 4149  df-on 4151  df-ilim 4152  df-suc 4154  df-iom 4360  df-xp 4397  df-rel 4398  df-cnv 4399  df-co 4400  df-dm 4401  df-rn 4402  df-res 4403  df-ima 4404  df-iota 4917  df-fun 4954  df-fn 4955  df-f 4956  df-f1 4957  df-fo 4958  df-f1o 4959  df-fv 4960  df-riota 5519  df-ov 5566  df-oprab 5567  df-mpt2 5568  df-1st 5818  df-2nd 5819  df-recs 5974  df-frec 6060  df-sup 6491  df-pnf 7269  df-mnf 7270  df-xr 7271  df-ltxr 7272  df-le 7273  df-sub 7400  df-neg 7401  df-reap 7794  df-ap 7801  df-div 7880  df-inn 8159  df-2 8217  df-3 8218  df-4 8219  df-n0 8408  df-z 8485  df-uz 8753  df-q 8838  df-rp 8868  df-fz 9158  df-fzo 9282  df-fl 9404  df-mod 9457  df-iseq 9574  df-iexp 9625  df-cj 9930  df-re 9931  df-im 9932  df-rsqrt 10085  df-abs 10086  df-dvds 10404  df-gcd 10546
This theorem is referenced by:  coprmdvds  10681
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