Theorem 3dvds2dec 12450

Description: A decimal number is divisible by three iff the sum of its three "digits" is divisible by three. The term "digits" in its narrow sense is only correct if 𝐴, 𝐵 and 𝐶 actually are digits (i.e. nonnegative integers less than 10). However, this theorem holds for arbitrary nonnegative integers 𝐴, 𝐵 and 𝐶. (Contributed by AV, 14-Jun-2021.) (Revised by AV, 1-Aug-2021.)

Hypotheses

Ref	Expression
3dvdsdec.a	⊢ 𝐴 ∈ ℕ0
3dvdsdec.b	⊢ 𝐵 ∈ ℕ0
3dvds2dec.c	⊢ 𝐶 ∈ ℕ0

Assertion

Ref	Expression
3dvds2dec	⊢ (3 ∥ ;;𝐴𝐵𝐶 ↔ 3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))

Proof of Theorem 3dvds2dec

Step	Hyp	Ref	Expression
1		3dvdsdec.a	. . . . 5 ⊢ 𝐴 ∈ ℕ0
2		3dvdsdec.b	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ ℕ0
3	1, 2	3dec 10982	. . . 4 ⊢ ;;𝐴𝐵𝐶 = ((((;10↑2) · 𝐴) + (;10 · 𝐵)) + 𝐶)
4		sq10e99m1 10981	. . . . . . . 8 ⊢ (;10↑2) = (;99 + 1)
5	4	oveq1i 6033	. . . . . . 7 ⊢ ((;10↑2) · 𝐴) = ((;99 + 1) · 𝐴)
6		9nn0 9431	. . . . . . . . . 10 ⊢ 9 ∈ ℕ0
7	6, 6	deccl 9630	. . . . . . . . 9 ⊢ ;99 ∈ ℕ0
8	7	nn0cni 9419	. . . . . . . 8 ⊢ ;99 ∈ ℂ
9		ax-1cn 8130	. . . . . . . 8 ⊢ 1 ∈ ℂ
10	1	nn0cni 9419	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐴 ∈ ℂ
11	8, 9, 10	adddiri 8195	. . . . . . 7 ⊢ ((;99 + 1) · 𝐴) = ((;99 · 𝐴) + (1 · 𝐴))
12	10	mullidi 8187	. . . . . . . 8 ⊢ (1 · 𝐴) = 𝐴
13	12	oveq2i 6034	. . . . . . 7 ⊢ ((;99 · 𝐴) + (1 · 𝐴)) = ((;99 · 𝐴) + 𝐴)
14	5, 11, 13	3eqtri 2255	. . . . . 6 ⊢ ((;10↑2) · 𝐴) = ((;99 · 𝐴) + 𝐴)
15		9p1e10 9618	. . . . . . . . 9 ⊢ (9 + 1) = ;10
16	15	eqcomi 2234	. . . . . . . 8 ⊢ ;10 = (9 + 1)
17	16	oveq1i 6033	. . . . . . 7 ⊢ (;10 · 𝐵) = ((9 + 1) · 𝐵)
18		9cn 9236	. . . . . . . 8 ⊢ 9 ∈ ℂ
19	2	nn0cni 9419	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐵 ∈ ℂ
20	18, 9, 19	adddiri 8195	. . . . . . 7 ⊢ ((9 + 1) · 𝐵) = ((9 · 𝐵) + (1 · 𝐵))
21	19	mullidi 8187	. . . . . . . 8 ⊢ (1 · 𝐵) = 𝐵
22	21	oveq2i 6034	. . . . . . 7 ⊢ ((9 · 𝐵) + (1 · 𝐵)) = ((9 · 𝐵) + 𝐵)
23	17, 20, 22	3eqtri 2255	. . . . . 6 ⊢ (;10 · 𝐵) = ((9 · 𝐵) + 𝐵)
24	14, 23	oveq12i 6035	. . . . 5 ⊢ (((;10↑2) · 𝐴) + (;10 · 𝐵)) = (((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵))
25	24	oveq1i 6033	. . . 4 ⊢ ((((;10↑2) · 𝐴) + (;10 · 𝐵)) + 𝐶) = ((((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶)
26	8, 10	mulcli 8189	. . . . . 6 ⊢ (;99 · 𝐴) ∈ ℂ
27	18, 19	mulcli 8189	. . . . . 6 ⊢ (9 · 𝐵) ∈ ℂ
28		add4 8345	. . . . . . 7 ⊢ ((((;99 · 𝐴) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) ∧ ((9 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ)) → (((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) = (((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)))
29	28	oveq1d 6038	. . . . . 6 ⊢ ((((;99 · 𝐴) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) ∧ ((9 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ)) → ((((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶) = ((((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)) + 𝐶))
30	26, 10, 27, 19, 29	mp4an 427	. . . . 5 ⊢ ((((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶) = ((((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)) + 𝐶)
31	26, 27	addcli 8188	. . . . . 6 ⊢ ((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) ∈ ℂ
32	10, 19	addcli 8188	. . . . . 6 ⊢ (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ
33		3dvds2dec.c	. . . . . . 7 ⊢ 𝐶 ∈ ℕ0
34	33	nn0cni 9419	. . . . . 6 ⊢ 𝐶 ∈ ℂ
35	31, 32, 34	addassi 8192	. . . . 5 ⊢ ((((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)) + 𝐶) = (((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
36		9t11e99 9745	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (9 · ;11) = ;99
37	36	eqcomi 2234	. . . . . . . . . 10 ⊢ ;99 = (9 · ;11)
38	37	oveq1i 6033	. . . . . . . . 9 ⊢ (;99 · 𝐴) = ((9 · ;11) · 𝐴)
39		1nn0 9423	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 1 ∈ ℕ0
40	39, 39	deccl 9630	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ;11 ∈ ℕ0
41	40	nn0cni 9419	. . . . . . . . . 10 ⊢ ;11 ∈ ℂ
42	18, 41, 10	mulassi 8193	. . . . . . . . 9 ⊢ ((9 · ;11) · 𝐴) = (9 · (;11 · 𝐴))
43	38, 42	eqtri 2251	. . . . . . . 8 ⊢ (;99 · 𝐴) = (9 · (;11 · 𝐴))
44	43	oveq1i 6033	. . . . . . 7 ⊢ ((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) = ((9 · (;11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵))
45	41, 10	mulcli 8189	. . . . . . . . 9 ⊢ (;11 · 𝐴) ∈ ℂ
46	18, 45, 19	adddii 8194	. . . . . . . 8 ⊢ (9 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) = ((9 · (;11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵))
47	46	eqcomi 2234	. . . . . . 7 ⊢ ((9 · (;11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵)) = (9 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))
48		3t3e9 9306	. . . . . . . . . 10 ⊢ (3 · 3) = 9
49	48	eqcomi 2234	. . . . . . . . 9 ⊢ 9 = (3 · 3)
50	49	oveq1i 6033	. . . . . . . 8 ⊢ (9 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) = ((3 · 3) · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))
51		3cn 9223	. . . . . . . . 9 ⊢ 3 ∈ ℂ
52	45, 19	addcli 8188	. . . . . . . . 9 ⊢ ((;11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℂ
53	51, 51, 52	mulassi 8193	. . . . . . . 8 ⊢ ((3 · 3) · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) = (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)))
54	50, 53	eqtri 2251	. . . . . . 7 ⊢ (9 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) = (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)))
55	44, 47, 54	3eqtri 2255	. . . . . 6 ⊢ ((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) = (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)))
56	55	oveq1i 6033	. . . . 5 ⊢ (((;99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)) = ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
57	30, 35, 56	3eqtri 2255	. . . 4 ⊢ ((((;99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶) = ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
58	3, 25, 57	3eqtri 2255	. . 3 ⊢ ;;𝐴𝐵𝐶 = ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
59	58	breq2i 4097	. 2 ⊢ (3 ∥ ;;𝐴𝐵𝐶 ↔ 3 ∥ ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)))
60		3z 9513	. . 3 ⊢ 3 ∈ ℤ
61	1	nn0zi 9506	. . . . 5 ⊢ 𝐴 ∈ ℤ
62	2	nn0zi 9506	. . . . 5 ⊢ 𝐵 ∈ ℤ
63		zaddcl 9524	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ)
64	61, 62, 63	mp2an 426	. . . 4 ⊢ (𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ
65	33	nn0zi 9506	. . . 4 ⊢ 𝐶 ∈ ℤ
66		zaddcl 9524	. . . 4 ⊢ (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ∈ ℤ)
67	64, 65, 66	mp2an 426	. . 3 ⊢ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ∈ ℤ
68	40	nn0zi 9506	. . . . . . . 8 ⊢ ;11 ∈ ℤ
69		zmulcl 9538	. . . . . . . 8 ⊢ ((;11 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (;11 · 𝐴) ∈ ℤ)
70	68, 61, 69	mp2an 426	. . . . . . 7 ⊢ (;11 · 𝐴) ∈ ℤ
71		zaddcl 9524	. . . . . . 7 ⊢ (((;11 · 𝐴) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((;11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ)
72	70, 62, 71	mp2an 426	. . . . . 6 ⊢ ((;11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ
73		zmulcl 9538	. . . . . 6 ⊢ ((3 ∈ ℤ ∧ ((;11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ) → (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ)
74	60, 72, 73	mp2an 426	. . . . 5 ⊢ (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ
75		zmulcl 9538	. . . . 5 ⊢ ((3 ∈ ℤ ∧ (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ) → (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ)
76	60, 74, 75	mp2an 426	. . . 4 ⊢ (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ
77		dvdsmul1 12397	. . . . 5 ⊢ ((3 ∈ ℤ ∧ (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ) → 3 ∥ (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))))
78	60, 74, 77	mp2an 426	. . . 4 ⊢ 3 ∥ (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵)))
79	76, 78	pm3.2i 272	. . 3 ⊢ ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ ∧ 3 ∥ (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))))
80		dvdsadd2b 12424	. . 3 ⊢ ((3 ∈ ℤ ∧ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ∈ ℤ ∧ ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ ∧ 3 ∥ (3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))))) → (3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ↔ 3 ∥ ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))))
81	60, 67, 79, 80	mp3an 1373	. 2 ⊢ (3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ↔ 3 ∥ ((3 · (3 · ((;11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)))
82	59, 81	bitr4i 187	1 ⊢ (3 ∥ ;;𝐴𝐵𝐶 ↔ 3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))

Syntax hints:   ∧ wa 104   ↔ wb 105   = wceq 1397   ∈ wcel 2201   class class class wbr 4089  (class class class)co 6023  ℂcc 8035  0cc0 8037  1c1 8038   + caddc 8040   · cmul 8042  2c2 9199  3c3 9200  9c9 9206  ℕ₀cn0 9407  ℤcz 9484  ;cdc 9616  ↑cexp 10806   ∥ cdvds 12371

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 716  ax-5 1495  ax-7 1496  ax-gen 1497  ax-ie1 1541  ax-ie2 1542  ax-8 1552  ax-10 1553  ax-11 1554  ax-i12 1555  ax-bndl 1557  ax-4 1558  ax-17 1574  ax-i9 1578  ax-ial 1582  ax-i5r 1583  ax-13 2203  ax-14 2204  ax-ext 2212  ax-coll 4205  ax-sep 4208  ax-nul 4216  ax-pow 4266  ax-pr 4301  ax-un 4532  ax-setind 4637  ax-iinf 4688  ax-cnex 8128  ax-resscn 8129  ax-1cn 8130  ax-1re 8131  ax-icn 8132  ax-addcl 8133  ax-addrcl 8134  ax-mulcl 8135  ax-mulrcl 8136  ax-addcom 8137  ax-mulcom 8138  ax-addass 8139  ax-mulass 8140  ax-distr 8141  ax-i2m1 8142  ax-0lt1 8143  ax-1rid 8144  ax-0id 8145  ax-rnegex 8146  ax-precex 8147  ax-cnre 8148  ax-pre-ltirr 8149  ax-pre-ltwlin 8150  ax-pre-lttrn 8151  ax-pre-apti 8152  ax-pre-ltadd 8153  ax-pre-mulgt0 8154  ax-pre-mulext 8155

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 842  df-3or 1005  df-3an 1006  df-tru 1400  df-fal 1403  df-nf 1509  df-sb 1810  df-eu 2081  df-mo 2082  df-clab 2217  df-cleq 2223  df-clel 2226  df-nfc 2362  df-ne 2402  df-nel 2497  df-ral 2514  df-rex 2515  df-reu 2516  df-rmo 2517  df-rab 2518  df-v 2803  df-sbc 3031  df-csb 3127  df-dif 3201  df-un 3203  df-in 3205  df-ss 3212  df-nul 3494  df-if 3605  df-pw 3655  df-sn 3676  df-pr 3677  df-op 3679  df-uni 3895  df-int 3930  df-iun 3973  df-br 4090  df-opab 4152  df-mpt 4153  df-tr 4189  df-id 4392  df-po 4395  df-iso 4396  df-iord 4465  df-on 4467  df-ilim 4468  df-suc 4470  df-iom 4691  df-xp 4733  df-rel 4734  df-cnv 4735  df-co 4736  df-dm 4737  df-rn 4738  df-res 4739  df-ima 4740  df-iota 5288  df-fun 5330  df-fn 5331  df-f 5332  df-f1 5333  df-fo 5334  df-f1o 5335  df-fv 5336  df-riota 5976  df-ov 6026  df-oprab 6027  df-mpo 6028  df-1st 6308  df-2nd 6309  df-recs 6476  df-frec 6562  df-pnf 8221  df-mnf 8222  df-xr 8223  df-ltxr 8224  df-le 8225  df-sub 8357  df-neg 8358  df-reap 8760  df-ap 8767  df-div 8858  df-inn 9149  df-2 9207  df-3 9208  df-4 9209  df-5 9210  df-6 9211  df-7 9212  df-8 9213  df-9 9214  df-n0 9408  df-z 9485  df-dec 9617  df-uz 9761  df-seqfrec 10716  df-exp 10807  df-dvds 12372

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