Theorem lcmcllem 11999

Description: Lemma for lcmn0cl 12000 and dvdslcm 12001. (Contributed by Steve Rodriguez, 20-Jan-2020.) (Proof shortened by AV, 16-Sep-2020.)

Assertion

Ref	Expression
lcmcllem	⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})

Distinct variable groups:   𝑛,𝑀   𝑛,𝑁

Proof of Theorem lcmcllem

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lcmn0val 11998	. 2 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 lcm 𝑁) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)}, ℝ, < ))
2		1zzd 9218	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 1 ∈ ℤ)
3		nnuz 9501	. . . 4 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
4		rabeq 2718	. . . 4 ⊢ (ℕ = (ℤ≥‘1) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)} = {𝑛 ∈ (ℤ≥‘1) ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})
5	3, 4	ax-mp 5	. . 3 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)} = {𝑛 ∈ (ℤ≥‘1) ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)}
6		simpll 519	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ∈ ℤ)
7		simplr 520	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ∈ ℤ)
8	6, 7	zmulcld 9319	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ)
9	6	zcnd 9314	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ∈ ℂ)
10	7	zcnd 9314	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ∈ ℂ)
11		ioran 742	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0) ↔ (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
12	11	biimpi 119	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0) → (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
13	12	adantl 275	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
14	13	simpld 111	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ¬ 𝑀 = 0)
15	14	neqned 2343	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ≠ 0)
16		0zd 9203	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 0 ∈ ℤ)
17		zapne 9265	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (𝑀 # 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
18	6, 16, 17	syl2anc 409	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 # 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
19	15, 18	mpbird 166	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 # 0)
20	13	simprd 113	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ¬ 𝑁 = 0)
21	20	neqned 2343	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ≠ 0)
22		zapne 9265	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (𝑁 # 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
23	7, 16, 22	syl2anc 409	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑁 # 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
24	21, 23	mpbird 166	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 # 0)
25	9, 10, 19, 24	mulap0d 8555	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) # 0)
26		zapne 9265	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → ((𝑀 · 𝑁) # 0 ↔ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0))
27	8, 16, 26	syl2anc 409	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ((𝑀 · 𝑁) # 0 ↔ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0))
28	25, 27	mpbid 146	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) ≠ 0)
29		nnabscl 11042	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ ℕ)
30	8, 28, 29	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ ℕ)
31		dvdsmul1 11753	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁))
32		zmulcl 9244	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ)
33		dvdsabsb 11750	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
34	32, 33	syldan 280	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
35	31, 34	mpbid 146	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))
36		dvdsmul2 11754	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁))
37		dvdsabsb 11750	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
38	32, 37	sylan2 284	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
39	38	anabss7 573	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
40	36, 39	mpbid 146	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))
41	35, 40	jca 304	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
42	41	adantr 274	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
43		breq2 3986	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → (𝑀 ∥ 𝑛 ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
44		breq2 3986	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → (𝑁 ∥ 𝑛 ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
45	43, 44	anbi12d 465	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) ↔ (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))))
46	45	elrab 2882	. . . 4 ⊢ ((abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)} ↔ ((abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))))
47	30, 42, 46	sylanbrc 414	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})
48		simplll 523	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑀 ∈ ℤ)
49		elfzelz 9960	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℤ)
50	49	adantl 275	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℤ)
51		zdvdsdc 11752	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → DECID 𝑀 ∥ 𝑛)
52	48, 50, 51	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → DECID 𝑀 ∥ 𝑛)
53		simpllr 524	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑁 ∈ ℤ)
54		zdvdsdc 11752	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → DECID 𝑁 ∥ 𝑛)
55	53, 50, 54	syl2anc 409	. . . 4 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → DECID 𝑁 ∥ 𝑛)
56		dcan2 924	. . . 4 ⊢ (DECID 𝑀 ∥ 𝑛 → (DECID 𝑁 ∥ 𝑛 → DECID (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)))
57	52, 55, 56	sylc 62	. . 3 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → DECID (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛))
58	2, 5, 47, 57	infssuzcldc 11884	. 2 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})
59	1, 58	eqeltrd 2243	1 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∨ wo 698  DECID wdc 824   = wceq 1343   ∈ wcel 2136   ≠ wne 2336  {crab 2448   class class class wbr 3982  ‘cfv 5188  (class class class)co 5842  infcinf 6948  ℝcr 7752  0cc0 7753  1c1 7754   · cmul 7758   < clt 7933   # cap 8479  ℕcn 8857  ℤcz 9191  ℤ_≥cuz 9466  ...cfz 9944  abscabs 10939   ∥ cdvds 11727   lcm clcm 11992

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 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4097  ax-sep 4100  ax-nul 4108  ax-pow 4153  ax-pr 4187  ax-un 4411  ax-setind 4514  ax-iinf 4565  ax-cnex 7844  ax-resscn 7845  ax-1cn 7846  ax-1re 7847  ax-icn 7848  ax-addcl 7849  ax-addrcl 7850  ax-mulcl 7851  ax-mulrcl 7852  ax-addcom 7853  ax-mulcom 7854  ax-addass 7855  ax-mulass 7856  ax-distr 7857  ax-i2m1 7858  ax-0lt1 7859  ax-1rid 7860  ax-0id 7861  ax-rnegex 7862  ax-precex 7863  ax-cnre 7864  ax-pre-ltirr 7865  ax-pre-ltwlin 7866  ax-pre-lttrn 7867  ax-pre-apti 7868  ax-pre-ltadd 7869  ax-pre-mulgt0 7870  ax-pre-mulext 7871  ax-arch 7872  ax-caucvg 7873

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2297  df-ne 2337  df-nel 2432  df-ral 2449  df-rex 2450  df-reu 2451  df-rmo 2452  df-rab 2453  df-v 2728  df-sbc 2952  df-csb 3046  df-dif 3118  df-un 3120  df-in 3122  df-ss 3129  df-nul 3410  df-if 3521  df-pw 3561  df-sn 3582  df-pr 3583  df-op 3585  df-uni 3790  df-int 3825  df-iun 3868  df-br 3983  df-opab 4044  df-mpt 4045  df-tr 4081  df-id 4271  df-po 4274  df-iso 4275  df-iord 4344  df-on 4346  df-ilim 4347  df-suc 4349  df-iom 4568  df-xp 4610  df-rel 4611  df-cnv 4612  df-co 4613  df-dm 4614  df-rn 4615  df-res 4616  df-ima 4617  df-iota 5153  df-fun 5190  df-fn 5191  df-f 5192  df-f1 5193  df-fo 5194  df-f1o 5195  df-fv 5196  df-isom 5197  df-riota 5798  df-ov 5845  df-oprab 5846  df-mpo 5847  df-1st 6108  df-2nd 6109  df-recs 6273  df-frec 6359  df-sup 6949  df-inf 6950  df-pnf 7935  df-mnf 7936  df-xr 7937  df-ltxr 7938  df-le 7939  df-sub 8071  df-neg 8072  df-reap 8473  df-ap 8480  df-div 8569  df-inn 8858  df-2 8916  df-3 8917  df-4 8918  df-n0 9115  df-z 9192  df-uz 9467  df-q 9558  df-rp 9590  df-fz 9945  df-fzo 10078  df-fl 10205  df-mod 10258  df-seqfrec 10381  df-exp 10455  df-cj 10784  df-re 10785  df-im 10786  df-rsqrt 10940  df-abs 10941  df-dvds 11728  df-lcm 11993

This theorem is referenced by:  lcmn0cl  12000  dvdslcm  12001