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Theorem 3dvds2dec 10959
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
StepHypRef Expression
1 3dvdsdec.a . . . . 5 𝐴 ∈ ℕ0
2 3dvdsdec.b . . . . 5 𝐵 ∈ ℕ0
31, 23dec 10088 . . . 4 𝐴𝐵𝐶 = ((((10↑2) · 𝐴) + (10 · 𝐵)) + 𝐶)
4 sq10e99m1 10087 . . . . . . . 8 (10↑2) = (99 + 1)
54oveq1i 5644 . . . . . . 7 ((10↑2) · 𝐴) = ((99 + 1) · 𝐴)
6 9nn0 8667 . . . . . . . . . 10 9 ∈ ℕ0
76, 6deccl 8860 . . . . . . . . 9 99 ∈ ℕ0
87nn0cni 8655 . . . . . . . 8 99 ∈ ℂ
9 ax-1cn 7417 . . . . . . . 8 1 ∈ ℂ
101nn0cni 8655 . . . . . . . 8 𝐴 ∈ ℂ
118, 9, 10adddiri 7478 . . . . . . 7 ((99 + 1) · 𝐴) = ((99 · 𝐴) + (1 · 𝐴))
1210mulid2i 7470 . . . . . . . 8 (1 · 𝐴) = 𝐴
1312oveq2i 5645 . . . . . . 7 ((99 · 𝐴) + (1 · 𝐴)) = ((99 · 𝐴) + 𝐴)
145, 11, 133eqtri 2112 . . . . . 6 ((10↑2) · 𝐴) = ((99 · 𝐴) + 𝐴)
15 9p1e10 8848 . . . . . . . . 9 (9 + 1) = 10
1615eqcomi 2092 . . . . . . . 8 10 = (9 + 1)
1716oveq1i 5644 . . . . . . 7 (10 · 𝐵) = ((9 + 1) · 𝐵)
18 9cn 8481 . . . . . . . 8 9 ∈ ℂ
192nn0cni 8655 . . . . . . . 8 𝐵 ∈ ℂ
2018, 9, 19adddiri 7478 . . . . . . 7 ((9 + 1) · 𝐵) = ((9 · 𝐵) + (1 · 𝐵))
2119mulid2i 7470 . . . . . . . 8 (1 · 𝐵) = 𝐵
2221oveq2i 5645 . . . . . . 7 ((9 · 𝐵) + (1 · 𝐵)) = ((9 · 𝐵) + 𝐵)
2317, 20, 223eqtri 2112 . . . . . 6 (10 · 𝐵) = ((9 · 𝐵) + 𝐵)
2414, 23oveq12i 5646 . . . . 5 (((10↑2) · 𝐴) + (10 · 𝐵)) = (((99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵))
2524oveq1i 5644 . . . 4 ((((10↑2) · 𝐴) + (10 · 𝐵)) + 𝐶) = ((((99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶)
268, 10mulcli 7472 . . . . . 6 (99 · 𝐴) ∈ ℂ
2718, 19mulcli 7472 . . . . . 6 (9 · 𝐵) ∈ ℂ
28 add4 7622 . . . . . . 7 ((((99 · 𝐴) ∈ ℂ ∧ 𝐴 ∈ ℂ) ∧ ((9 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ)) → (((99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) = (((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)))
2928oveq1d 5649 . . . . . 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))
3026, 10, 27, 19, 29mp4an 418 . . . . 5 ((((99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶) = ((((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)) + 𝐶)
3126, 27addcli 7471 . . . . . 6 ((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) ∈ ℂ
3210, 19addcli 7471 . . . . . 6 (𝐴 + 𝐵) ∈ ℂ
33 3dvds2dec.c . . . . . . 7 𝐶 ∈ ℕ0
3433nn0cni 8655 . . . . . 6 𝐶 ∈ ℂ
3531, 32, 34addassi 7475 . . . . 5 ((((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + (𝐴 + 𝐵)) + 𝐶) = (((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
36 9t11e99 8975 . . . . . . . . . . 11 (9 · 11) = 99
3736eqcomi 2092 . . . . . . . . . 10 99 = (9 · 11)
3837oveq1i 5644 . . . . . . . . 9 (99 · 𝐴) = ((9 · 11) · 𝐴)
39 1nn0 8659 . . . . . . . . . . . 12 1 ∈ ℕ0
4039, 39deccl 8860 . . . . . . . . . . 11 11 ∈ ℕ0
4140nn0cni 8655 . . . . . . . . . 10 11 ∈ ℂ
4218, 41, 10mulassi 7476 . . . . . . . . 9 ((9 · 11) · 𝐴) = (9 · (11 · 𝐴))
4338, 42eqtri 2108 . . . . . . . 8 (99 · 𝐴) = (9 · (11 · 𝐴))
4443oveq1i 5644 . . . . . . 7 ((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) = ((9 · (11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵))
4541, 10mulcli 7472 . . . . . . . . 9 (11 · 𝐴) ∈ ℂ
4618, 45, 19adddii 7477 . . . . . . . 8 (9 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) = ((9 · (11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵))
4746eqcomi 2092 . . . . . . 7 ((9 · (11 · 𝐴)) + (9 · 𝐵)) = (9 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))
48 3t3e9 8543 . . . . . . . . . 10 (3 · 3) = 9
4948eqcomi 2092 . . . . . . . . 9 9 = (3 · 3)
5049oveq1i 5644 . . . . . . . 8 (9 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) = ((3 · 3) · ((11 · 𝐴) + 𝐵))
51 3cn 8468 . . . . . . . . 9 3 ∈ ℂ
5245, 19addcli 7471 . . . . . . . . 9 ((11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℂ
5351, 51, 52mulassi 7476 . . . . . . . 8 ((3 · 3) · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) = (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)))
5450, 53eqtri 2108 . . . . . . 7 (9 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) = (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)))
5544, 47, 543eqtri 2112 . . . . . 6 ((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) = (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)))
5655oveq1i 5644 . . . . 5 (((99 · 𝐴) + (9 · 𝐵)) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)) = ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
5730, 35, 563eqtri 2112 . . . 4 ((((99 · 𝐴) + 𝐴) + ((9 · 𝐵) + 𝐵)) + 𝐶) = ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
583, 25, 573eqtri 2112 . . 3 𝐴𝐵𝐶 = ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
5958breq2i 3845 . 2 (3 ∥ 𝐴𝐵𝐶 ↔ 3 ∥ ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)))
60 3z 8749 . . 3 3 ∈ ℤ
611nn0zi 8742 . . . . 5 𝐴 ∈ ℤ
622nn0zi 8742 . . . . 5 𝐵 ∈ ℤ
63 zaddcl 8760 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ)
6461, 62, 63mp2an 417 . . . 4 (𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ
6533nn0zi 8742 . . . 4 𝐶 ∈ ℤ
66 zaddcl 8760 . . . 4 (((𝐴 + 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ∈ ℤ)
6764, 65, 66mp2an 417 . . 3 ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ∈ ℤ
6840nn0zi 8742 . . . . . . . 8 11 ∈ ℤ
69 zmulcl 8773 . . . . . . . 8 ((11 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (11 · 𝐴) ∈ ℤ)
7068, 61, 69mp2an 417 . . . . . . 7 (11 · 𝐴) ∈ ℤ
71 zaddcl 8760 . . . . . . 7 (((11 · 𝐴) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ)
7270, 62, 71mp2an 417 . . . . . 6 ((11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ
73 zmulcl 8773 . . . . . 6 ((3 ∈ ℤ ∧ ((11 · 𝐴) + 𝐵) ∈ ℤ) → (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ)
7460, 72, 73mp2an 417 . . . . 5 (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ
75 zmulcl 8773 . . . . 5 ((3 ∈ ℤ ∧ (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ) → (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ)
7660, 74, 75mp2an 417 . . . 4 (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ
77 dvdsmul1 10911 . . . . 5 ((3 ∈ ℤ ∧ (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)) ∈ ℤ) → 3 ∥ (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))))
7860, 74, 77mp2an 417 . . . 4 3 ∥ (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵)))
7976, 78pm3.2i 266 . . 3 ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) ∈ ℤ ∧ 3 ∥ (3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))))
80 dvdsadd2b 10936 . . 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))))
8160, 67, 79, 80mp3an 1273 . 2 (3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶) ↔ 3 ∥ ((3 · (3 · ((11 · 𝐴) + 𝐵))) + ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶)))
8259, 81bitr4i 185 1 (3 ∥ 𝐴𝐵𝐶 ↔ 3 ∥ ((𝐴 + 𝐵) + 𝐶))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  wa 102  wb 103   = wceq 1289  wcel 1438   class class class wbr 3837  (class class class)co 5634  cc 7327  0cc0 7329  1c1 7330   + caddc 7332   · cmul 7334  2c2 8444  3c3 8445  9c9 8451  0cn0 8643  cz 8720  cdc 8846  cexp 9919  cdvds 10889
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 579  ax-in2 580  ax-io 665  ax-5 1381  ax-7 1382  ax-gen 1383  ax-ie1 1427  ax-ie2 1428  ax-8 1440  ax-10 1441  ax-11 1442  ax-i12 1443  ax-bndl 1444  ax-4 1445  ax-13 1449  ax-14 1450  ax-17 1464  ax-i9 1468  ax-ial 1472  ax-i5r 1473  ax-ext 2070  ax-coll 3946  ax-sep 3949  ax-nul 3957  ax-pow 4001  ax-pr 4027  ax-un 4251  ax-setind 4343  ax-iinf 4393  ax-cnex 7415  ax-resscn 7416  ax-1cn 7417  ax-1re 7418  ax-icn 7419  ax-addcl 7420  ax-addrcl 7421  ax-mulcl 7422  ax-mulrcl 7423  ax-addcom 7424  ax-mulcom 7425  ax-addass 7426  ax-mulass 7427  ax-distr 7428  ax-i2m1 7429  ax-0lt1 7430  ax-1rid 7431  ax-0id 7432  ax-rnegex 7433  ax-precex 7434  ax-cnre 7435  ax-pre-ltirr 7436  ax-pre-ltwlin 7437  ax-pre-lttrn 7438  ax-pre-apti 7439  ax-pre-ltadd 7440  ax-pre-mulgt0 7441  ax-pre-mulext 7442
This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 781  df-3or 925  df-3an 926  df-tru 1292  df-fal 1295  df-nf 1395  df-sb 1693  df-eu 1951  df-mo 1952  df-clab 2075  df-cleq 2081  df-clel 2084  df-nfc 2217  df-ne 2256  df-nel 2351  df-ral 2364  df-rex 2365  df-reu 2366  df-rmo 2367  df-rab 2368  df-v 2621  df-sbc 2839  df-csb 2932  df-dif 2999  df-un 3001  df-in 3003  df-ss 3010  df-nul 3285  df-if 3390  df-pw 3427  df-sn 3447  df-pr 3448  df-op 3450  df-uni 3649  df-int 3684  df-iun 3727  df-br 3838  df-opab 3892  df-mpt 3893  df-tr 3929  df-id 4111  df-po 4114  df-iso 4115  df-iord 4184  df-on 4186  df-ilim 4187  df-suc 4189  df-iom 4396  df-xp 4434  df-rel 4435  df-cnv 4436  df-co 4437  df-dm 4438  df-rn 4439  df-res 4440  df-ima 4441  df-iota 4967  df-fun 5004  df-fn 5005  df-f 5006  df-f1 5007  df-fo 5008  df-f1o 5009  df-fv 5010  df-riota 5590  df-ov 5637  df-oprab 5638  df-mpt2 5639  df-1st 5893  df-2nd 5894  df-recs 6052  df-frec 6138  df-pnf 7503  df-mnf 7504  df-xr 7505  df-ltxr 7506  df-le 7507  df-sub 7634  df-neg 7635  df-reap 8028  df-ap 8035  df-div 8114  df-inn 8395  df-2 8452  df-3 8453  df-4 8454  df-5 8455  df-6 8456  df-7 8457  df-8 8458  df-9 8459  df-n0 8644  df-z 8721  df-dec 8847  df-uz 8989  df-iseq 9818  df-seq3 9819  df-exp 9920  df-dvds 10890
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