Theorem rplpwr 11561

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 5736	. . . . . . . 8 |- ( k = 1 -> ( A ^ k ) = ( A ^ 1 ) )
2	1	oveq1d 5743	. . . . . . 7 |- ( k = 1 -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ 1 ) gcd B ) )
3	2	eqeq1d 2123	. . . . . 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 5736	. . . . . . . 8 |- ( k = n -> ( A ^ k ) = ( A ^ n ) )
6	5	oveq1d 5743	. . . . . . 7 |- ( k = n -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ n ) gcd B ) )
7	6	eqeq1d 2123	. . . . . 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 5736	. . . . . . . 8 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( A ^ k ) = ( A ^ ( n + 1 ) ) )
10	9	oveq1d 5743	. . . . . . 7 |- ( k = ( n + 1 ) -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) )
11	10	eqeq1d 2123	. . . . . 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 5736	. . . . . . . 8 |- ( k = N -> ( A ^ k ) = ( A ^ N ) )
14	13	oveq1d 5743	. . . . . . 7 |- ( k = N -> ( ( A ^ k ) gcd B ) = ( ( A ^ N ) gcd B ) )
15	14	eqeq1d 2123	. . . . . 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 8638	. . . . . . . . . 10 |- ( A e. NN -> A e. CC )
18	17	exp1d 10312	. . . . . . . . 9 |- ( A e. NN -> ( A ^ 1 ) = A )
19	18	oveq1d 5743	. . . . . . . 8 |- ( A e. NN -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = ( A gcd B ) )
20	19	adantr 272	. . . . . . 7 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = ( A gcd B ) )
21	20	eqeq1d 2123	. . . . . 6 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN ) -> ( ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 <-> ( A gcd B ) = 1 ) )
22	21	biimpar 293	. . . . 5 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( ( A ^ 1 ) gcd B ) = 1 )
23		df-3an 947	. . . . . . . . 9 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) <-> ( ( A e. NN /\ B e. NN ) /\ n e. NN ) )
24		simpl1 967	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> A e. NN )
25	24	nncnd 8644	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> A e. CC )
26		simpl3 969	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> n e. NN )
27	26	nnnn0d 8934	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> n e. NN0 )
28	25, 27	expp1d 10318	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) = ( ( A ^ n ) x. A ) )
29		simp1 964	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> A e. NN )
30		nnnn0 8888	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( n e. NN -> n e. NN0 )
31	30	3ad2ant3 987	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> n e. NN0 )
32	29, 31	nnexpcld 10339	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A ^ n ) e. NN )
33	32	nnzd 9076	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A ^ n ) e. ZZ )
34	33	adantr 272	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. ZZ )
35	34	zcnd 9078	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. CC )
36	35, 25	mulcomd 7711	. . . . . . . . . . . . . . 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 2147	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) = ( A x. ( A ^ n ) ) )
38	37	oveq2d 5744	. . . . . . . . . . . . 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 968	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> B e. NN )
40	32	adantr 272	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ n ) e. NN )
41		nnz 8977	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( A e. NN -> A e. ZZ )
42	41	3ad2ant1 985	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> A e. ZZ )
43		nnz 8977	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( B e. NN -> B e. ZZ )
44	43	3ad2ant2 986	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> B e. ZZ )
45		gcdcom 11510	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( A gcd B ) = ( B gcd A ) )
46	42, 44, 45	syl2anc 406	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( A gcd B ) = ( B gcd A ) )
47	46	eqeq1d 2123	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( ( A gcd B ) = 1 <-> ( B gcd A ) = 1 ) )
48	47	biimpa 292	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( B gcd A ) = 1 )
49		rpmulgcd 11560	. . . . . . . . . . . . . 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 1202	. . . . . . . . . . . . 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 2147	. . . . . . . . . . . 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 8642	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( n e. NN -> ( n + 1 ) e. NN )
53	52	3ad2ant3 987	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) -> ( n + 1 ) e. NN )
54	53	adantr 272	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( n + 1 ) e. NN )
55	54	nnnn0d 8934	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( n + 1 ) e. NN0 )
56	24, 55	nnexpcld 10339	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) e. NN )
57	56	nnzd 9076	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> ( A ^ ( n + 1 ) ) e. ZZ )
58	44	adantr 272	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ n e. NN ) /\ ( A gcd B ) = 1 ) -> B e. ZZ )
59		gcdcom 11510	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A ^ ( n + 1 ) ) e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( ( A ^ ( n + 1 ) ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ ( n + 1 ) ) ) )
60	57, 58, 59	syl2anc 406	. . . . . . . . . . . 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 11510	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ( ( A ^ n ) e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( ( A ^ n ) gcd B ) = ( B gcd ( A ^ n ) ) )
62	34, 58, 61	syl2anc 406	. . . . . . . . . . . 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 2157	. . . . . . . . . . 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 2123	. . . . . . . . . 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 281	. . . . . . . 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 540	. . . . . . 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 8646	. . . 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 1161	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 945   = wceq 1314   e. wcel 1463  (class class class)co 5728   1c1 7548   + caddc 7550   x. cmul 7552   NNcn 8630   NN0cn0 8881   ZZcz 8958   ^cexp 10185   gcd cgcd 11483

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 586  ax-in2 587  ax-io 681  ax-5 1406  ax-7 1407  ax-gen 1408  ax-ie1 1452  ax-ie2 1453  ax-8 1465  ax-10 1466  ax-11 1467  ax-i12 1468  ax-bndl 1469  ax-4 1470  ax-13 1474  ax-14 1475  ax-17 1489  ax-i9 1493  ax-ial 1497  ax-i5r 1498  ax-ext 2097  ax-coll 4003  ax-sep 4006  ax-nul 4014  ax-pow 4058  ax-pr 4091  ax-un 4315  ax-setind 4412  ax-iinf 4462  ax-cnex 7636  ax-resscn 7637  ax-1cn 7638  ax-1re 7639  ax-icn 7640  ax-addcl 7641  ax-addrcl 7642  ax-mulcl 7643  ax-mulrcl 7644  ax-addcom 7645  ax-mulcom 7646  ax-addass 7647  ax-mulass 7648  ax-distr 7649  ax-i2m1 7650  ax-0lt1 7651  ax-1rid 7652  ax-0id 7653  ax-rnegex 7654  ax-precex 7655  ax-cnre 7656  ax-pre-ltirr 7657  ax-pre-ltwlin 7658  ax-pre-lttrn 7659  ax-pre-apti 7660  ax-pre-ltadd 7661  ax-pre-mulgt0 7662  ax-pre-mulext 7663  ax-arch 7664  ax-caucvg 7665

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 799  df-dc 803  df-3or 946  df-3an 947  df-tru 1317  df-fal 1320  df-nf 1420  df-sb 1719  df-eu 1978  df-mo 1979  df-clab 2102  df-cleq 2108  df-clel 2111  df-nfc 2244  df-ne 2283  df-nel 2378  df-ral 2395  df-rex 2396  df-reu 2397  df-rmo 2398  df-rab 2399  df-v 2659  df-sbc 2879  df-csb 2972  df-dif 3039  df-un 3041  df-in 3043  df-ss 3050  df-nul 3330  df-if 3441  df-pw 3478  df-sn 3499  df-pr 3500  df-op 3502  df-uni 3703  df-int 3738  df-iun 3781  df-br 3896  df-opab 3950  df-mpt 3951  df-tr 3987  df-id 4175  df-po 4178  df-iso 4179  df-iord 4248  df-on 4250  df-ilim 4251  df-suc 4253  df-iom 4465  df-xp 4505  df-rel 4506  df-cnv 4507  df-co 4508  df-dm 4509  df-rn 4510  df-res 4511  df-ima 4512  df-iota 5046  df-fun 5083  df-fn 5084  df-f 5085  df-f1 5086  df-fo 5087  df-f1o 5088  df-fv 5089  df-riota 5684  df-ov 5731  df-oprab 5732  df-mpo 5733  df-1st 5992  df-2nd 5993  df-recs 6156  df-frec 6242  df-sup 6823  df-pnf 7726  df-mnf 7727  df-xr 7728  df-ltxr 7729  df-le 7730  df-sub 7858  df-neg 7859  df-reap 8255  df-ap 8262  df-div 8346  df-inn 8631  df-2 8689  df-3 8690  df-4 8691  df-n0 8882  df-z 8959  df-uz 9229  df-q 9314  df-rp 9344  df-fz 9684  df-fzo 9813  df-fl 9936  df-mod 9989  df-seqfrec 10112  df-exp 10186  df-cj 10507  df-re 10508  df-im 10509  df-rsqrt 10662  df-abs 10663  df-dvds 11342  df-gcd 11484

This theorem is referenced by:  rppwr  11562