Theorem rplpwr 11704

Description: If A and B are relatively prime, then so are A ^ N and B. (Contributed by Scott Fenton, 12-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014.)

Assertion

Ref	Expression
rplpwr	|- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ N e. NN ) -> ( ( A gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) )

Proof of Theorem rplpwr

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

Step	Hyp	Ref	Expression
1		oveq2 5775	. . . . . . . 8 |- ( k = 1 -> ( A ^ k ) = ( A ^ 1 ) )
2	1	oveq1d 5782	. . . . . . 7 |- ( k = 1 -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ 1 ) gcd B ) )
3	2	eqeq1d 2146	. . . . . 6 |- ( k = 1 -> ( ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 <-> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 ) )
4	3	imbi2d 229	. . . . 5 |- ( k = 1 -> ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 ) <-> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 ) ) )
5		oveq2 5775	. . . . . . . 8 |- ( k = n -> ( A ^ k ) = ( A ^ n ) )
6	5	oveq1d 5782	. . . . . . 7 |- ( k = n -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ n ) gcd B ) )
7	6	eqeq1d 2146	. . . . . 6 |- ( k = n -> ( ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 <-> ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 ) )
8	7	imbi2d 229	. . . . 5 |- ( k = n -> ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 ) <-> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 ) ) )
9		oveq2 5775	. . . . . . . 8 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( A ^ k ) = ( A ^ ( n + 1 ) ) )
10	9	oveq1d 5782	. . . . . . 7 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) )
11	10	eqeq1d 2146	. . . . . 6 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 <-> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) )
12	11	imbi2d 229	. . . . 5 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 ) <-> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) ) )
13		oveq2 5775	. . . . . . . 8 |- ( k = N -> ( A ^ k ) = ( A ^ N ) )
14	13	oveq1d 5782	. . . . . . 7 |- ( k = N -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ N ) gcd B ) )
15	14	eqeq1d 2146	. . . . . 6 |- ( k = N -> ( ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 <-> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) )
16	15	imbi2d 229	. . . . 5 |- ( k = N -> ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = 1 ) <-> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) ) )
17		nncn 8721	. . . . . . . . . 10 |- ( A e. NN -> A e. CC )
18	17	exp1d 10412	. . . . . . . . 9 |- ( A e. NN -> ( A ^ 1 ) = A )
19	18	oveq1d 5782	. . . . . . . 8 |- ( A e. NN -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = ( A gcd B ) )
20	19	adantr 274	. . . . . . 7 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = ( A gcd B ) )
21	20	eqeq1d 2146	. . . . . 6 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 <-> ( A gcd B ) = 1 ) )
22	21	biimpar 295	. . . . 5 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 )
23		df-3an 964	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) <-> ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ n e. NN ) )
24		simpl1 984	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> A e. NN )
25	24	nncnd 8727	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> A e. CC )
26		simpl3 986	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> n e. NN )
27	26	nnnn0d 9023	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> n e. NN0 )
28	25, 27	expp1d 10418	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) = ( ( A ^ n ) x. A ) )
29		simp1 981	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> A e. NN )
30		nnnn0 8977	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( n e. NN -> n e. NN0 )
31	30	3ad2ant3 1004	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> n e. NN0 )
32	29, 31	nnexpcld 10439	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A ^ n ) e. NN )
33	32	nnzd 9165	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A ^ n ) e. ZZ )
34	33	adantr 274	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. ZZ )
35	34	zcnd 9167	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. CC )
36	35, 25	mulcomd 7780	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ n ) x. A ) = ( A x. ( A ^ n ) ) )
37	28, 36	eqtrd 2170	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) = ( A x. ( A ^ n ) ) )
38	37	oveq2d 5783	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( B gcd ( A ^ ( n + 1 ) ) ) = ( B gcd ( A x. ( A ^ n ) ) ) )
39		simpl2 985	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> B e. NN )
40	32	adantr 274	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. NN )
41		nnz 9066	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( A e. NN -> A e. ZZ )
42	41	3ad2ant1 1002	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> A e. ZZ )
43		nnz 9066	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( B e. NN -> B e. ZZ )
44	43	3ad2ant2 1003	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> B e. ZZ )
45		gcdcom 11651	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( A gcd B ) = ( B gcd A ) )
46	42, 44, 45	syl2anc 408	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A gcd B ) = ( B gcd A ) )
47	46	eqeq1d 2146	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( ( A gcd B ) = 1 <-> ( B gcd A ) = 1 ) )
48	47	biimpa 294	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( B gcd A ) = 1 )
49		rpmulgcd 11703	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( B e. NN /\ A e. NN /\ ( A ^ n ) e. NN ) /\ ( B gcd A ) = 1 ) -> ( B gcd ( A x. ( A ^ n ) ) ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
50	39, 24, 40, 48, 49	syl31anc 1219	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( B gcd ( A x. ( A ^ n ) ) ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
51	38, 50	eqtrd 2170	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( B gcd ( A ^ ( n + 1 ) ) ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
52		peano2nn 8725	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( n e. NN -> ( n + 1 ) e. NN )
53	52	3ad2ant3 1004	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( n + 1 ) e. NN )
54	53	adantr 274	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( n + 1 ) e. NN )
55	54	nnnn0d 9023	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( n + 1 ) e. NN0 )
56	24, 55	nnexpcld 10439	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) e. NN )
57	56	nnzd 9165	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) e. ZZ )
58	44	adantr 274	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> B e. ZZ )
59		gcdcom 11651	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A ^ ( n + 1 ) ) e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ ( n + 1 ) ) ) )
60	57, 58, 59	syl2anc 408	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ ( n + 1 ) ) ) )
61		gcdcom 11651	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A ^ n ) e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( ( A ^ n ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
62	34, 58, 61	syl2anc 408	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ n ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
63	51, 60, 62	3eqtr4d 2180	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = ( ( A ^ n ) gcd B ) )
64	63	eqeq1d 2146	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 <-> ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 ) )
65	64	biimprd 157	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) )
66	23, 65	sylanbr 283	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) )
67	66	an32s 557	. . . . . . 7 |- ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) /\ n e. NN ) -> ( ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) )
68	67	expcom 115	. . . . . 6 |- ( n e. NN -> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) ) )
69	68	a2d 26	. . . . 5 |- ( n e. NN -> ( ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ n ) gcd B ) = 1 ) -> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = 1 ) ) )
70	4, 8, 12, 16, 22, 69	nnind 8729	. . . 4 |- ( N e. NN -> ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) )
71	70	expd 256	. . 3 |- ( N e. NN -> ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( ( A gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) ) )
72	71	com12 30	. 2 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( N e. NN -> ( ( A gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) ) )
73	72	3impia 1178	1 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ N e. NN ) -> ( ( A gcd B ) = 1 -> ( ( A ^ N ) gcd B ) = 1 ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   /\ w3a 962   = wceq 1331   e. wcel 1480  (class class class)co 5767   1c1 7614   + caddc 7616   x. cmul 7618   NNcn 8713   NN0cn0 8970   ZZcz 9047   ^cexp 10285   gcd cgcd 11624

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2119  ax-coll 4038  ax-sep 4041  ax-nul 4049  ax-pow 4093  ax-pr 4126  ax-un 4350  ax-setind 4447  ax-iinf 4497  ax-cnex 7704  ax-resscn 7705  ax-1cn 7706  ax-1re 7707  ax-icn 7708  ax-addcl 7709  ax-addrcl 7710  ax-mulcl 7711  ax-mulrcl 7712  ax-addcom 7713  ax-mulcom 7714  ax-addass 7715  ax-mulass 7716  ax-distr 7717  ax-i2m1 7718  ax-0lt1 7719  ax-1rid 7720  ax-0id 7721  ax-rnegex 7722  ax-precex 7723  ax-cnre 7724  ax-pre-ltirr 7725  ax-pre-ltwlin 7726  ax-pre-lttrn 7727  ax-pre-apti 7728  ax-pre-ltadd 7729  ax-pre-mulgt0 7730  ax-pre-mulext 7731  ax-arch 7732  ax-caucvg 7733

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 816  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2000  df-mo 2001  df-clab 2124  df-cleq 2130  df-clel 2133  df-nfc 2268  df-ne 2307  df-nel 2402  df-ral 2419  df-rex 2420  df-reu 2421  df-rmo 2422  df-rab 2423  df-v 2683  df-sbc 2905  df-csb 2999  df-dif 3068  df-un 3070  df-in 3072  df-ss 3079  df-nul 3359  df-if 3470  df-pw 3507  df-sn 3528  df-pr 3529  df-op 3531  df-uni 3732  df-int 3767  df-iun 3810  df-br 3925  df-opab 3985  df-mpt 3986  df-tr 4022  df-id 4210  df-po 4213  df-iso 4214  df-iord 4283  df-on 4285  df-ilim 4286  df-suc 4288  df-iom 4500  df-xp 4540  df-rel 4541  df-cnv 4542  df-co 4543  df-dm 4544  df-rn 4545  df-res 4546  df-ima 4547  df-iota 5083  df-fun 5120  df-fn 5121  df-f 5122  df-f1 5123  df-fo 5124  df-f1o 5125  df-fv 5126  df-riota 5723  df-ov 5770  df-oprab 5771  df-mpo 5772  df-1st 6031  df-2nd 6032  df-recs 6195  df-frec 6281  df-sup 6864  df-pnf 7795  df-mnf 7796  df-xr 7797  df-ltxr 7798  df-le 7799  df-sub 7928  df-neg 7929  df-reap 8330  df-ap 8337  df-div 8426  df-inn 8714  df-2 8772  df-3 8773  df-4 8774  df-n0 8971  df-z 9048  df-uz 9320  df-q 9405  df-rp 9435  df-fz 9784  df-fzo 9913  df-fl 10036  df-mod 10089  df-seqfrec 10212  df-exp 10286  df-cj 10607  df-re 10608  df-im 10609  df-rsqrt 10763  df-abs 10764  df-dvds 11483  df-gcd 11625

This theorem is referenced by:  rppwr  11705