Theorem lcmcllem 12081

Description: Lemma for lcmn0cl 12082 and dvdslcm 12083. (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 12080	. 2 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 lcm 𝑁) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)}, ℝ, < ))
2		1zzd 9294	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 1 ∈ ℤ)
3		nnuz 9577	. . . 4 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
4		rabeq 2741	. . . 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 527	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ∈ ℤ)
7		simplr 528	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ∈ ℤ)
8	6, 7	zmulcld 9395	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ)
9	6	zcnd 9390	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ∈ ℂ)
10	7	zcnd 9390	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ∈ ℂ)
11		ioran 753	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0) ↔ (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
12	11	biimpi 120	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0) → (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
13	12	adantl 277	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (¬ 𝑀 = 0 ∧ ¬ 𝑁 = 0))
14	13	simpld 112	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ¬ 𝑀 = 0)
15	14	neqned 2364	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 ≠ 0)
16		0zd 9279	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 0 ∈ ℤ)
17		zapne 9341	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (𝑀 # 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
18	6, 16, 17	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 # 0 ↔ 𝑀 ≠ 0))
19	15, 18	mpbird 167	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑀 # 0)
20	13	simprd 114	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ¬ 𝑁 = 0)
21	20	neqned 2364	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 ≠ 0)
22		zapne 9341	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → (𝑁 # 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
23	7, 16, 22	syl2anc 411	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑁 # 0 ↔ 𝑁 ≠ 0))
24	21, 23	mpbird 167	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → 𝑁 # 0)
25	9, 10, 19, 24	mulap0d 8629	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) # 0)
26		zapne 9341	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ 0 ∈ ℤ) → ((𝑀 · 𝑁) # 0 ↔ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0))
27	8, 16, 26	syl2anc 411	. . . . . 6 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → ((𝑀 · 𝑁) # 0 ↔ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0))
28	25, 27	mpbid 147	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 · 𝑁) ≠ 0)
29		nnabscl 11123	. . . . 5 ⊢ (((𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ≠ 0) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ ℕ)
30	8, 28, 29	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ ℕ)
31		dvdsmul1 11834	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁))
32		zmulcl 9320	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ)
33		dvdsabsb 11831	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
34	32, 33	syldan 282	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
35	31, 34	mpbid 147	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))
36		dvdsmul2 11835	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁))
37		dvdsabsb 11831	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 · 𝑁) ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
38	32, 37	sylan2 286	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
39	38	anabss7 583	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁 ∥ (𝑀 · 𝑁) ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
40	36, 39	mpbid 147	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))
41	35, 40	jca 306	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
42	41	adantr 276	. . . 4 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
43		breq2 4019	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → (𝑀 ∥ 𝑛 ↔ 𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
44		breq2 4019	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → (𝑁 ∥ 𝑛 ↔ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁))))
45	43, 44	anbi12d 473	. . . . 5 ⊢ (𝑛 = (abs‘(𝑀 · 𝑁)) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) ↔ (𝑀 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∧ 𝑁 ∥ (abs‘(𝑀 · 𝑁)))))
46	45	elrab 2905	. . . 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 417	. . 3 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) → (abs‘(𝑀 · 𝑁)) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛)})
48		simplll 533	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑀 ∈ ℤ)
49		elfzelz 10039	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁))) → 𝑛 ∈ ℤ)
50	49	adantl 277	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑛 ∈ ℤ)
51		zdvdsdc 11833	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → DECID 𝑀 ∥ 𝑛)
52	48, 50, 51	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → DECID 𝑀 ∥ 𝑛)
53		simpllr 534	. . . . 5 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → 𝑁 ∈ ℤ)
54		zdvdsdc 11833	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → DECID 𝑁 ∥ 𝑛)
55	53, 50, 54	syl2anc 411	. . . 4 ⊢ ((((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝑀 = 0 ∨ 𝑁 = 0)) ∧ 𝑛 ∈ (1...(abs‘(𝑀 · 𝑁)))) → DECID 𝑁 ∥ 𝑛)
56		dcan2 935	. . . 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 11966	. 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 2264	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 104   ↔ wb 105   ∨ wo 709  DECID wdc 835   = wceq 1363   ∈ wcel 2158   ≠ wne 2357  {crab 2469   class class class wbr 4015  ‘cfv 5228  (class class class)co 5888  infcinf 6996  ℝcr 7824  0cc0 7825  1c1 7826   · cmul 7830   < clt 8006   # cap 8552  ℕcn 8933  ℤcz 9267  ℤ_≥cuz 9542  ...cfz 10022  abscabs 11020   ∥ cdvds 11808   lcm clcm 12074

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1457  ax-7 1458  ax-gen 1459  ax-ie1 1503  ax-ie2 1504  ax-8 1514  ax-10 1515  ax-11 1516  ax-i12 1517  ax-bndl 1519  ax-4 1520  ax-17 1536  ax-i9 1540  ax-ial 1544  ax-i5r 1545  ax-13 2160  ax-14 2161  ax-ext 2169  ax-coll 4130  ax-sep 4133  ax-nul 4141  ax-pow 4186  ax-pr 4221  ax-un 4445  ax-setind 4548  ax-iinf 4599  ax-cnex 7916  ax-resscn 7917  ax-1cn 7918  ax-1re 7919  ax-icn 7920  ax-addcl 7921  ax-addrcl 7922  ax-mulcl 7923  ax-mulrcl 7924  ax-addcom 7925  ax-mulcom 7926  ax-addass 7927  ax-mulass 7928  ax-distr 7929  ax-i2m1 7930  ax-0lt1 7931  ax-1rid 7932  ax-0id 7933  ax-rnegex 7934  ax-precex 7935  ax-cnre 7936  ax-pre-ltirr 7937  ax-pre-ltwlin 7938  ax-pre-lttrn 7939  ax-pre-apti 7940  ax-pre-ltadd 7941  ax-pre-mulgt0 7942  ax-pre-mulext 7943  ax-arch 7944  ax-caucvg 7945

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 836  df-3or 980  df-3an 981  df-tru 1366  df-fal 1369  df-nf 1471  df-sb 1773  df-eu 2039  df-mo 2040  df-clab 2174  df-cleq 2180  df-clel 2183  df-nfc 2318  df-ne 2358  df-nel 2453  df-ral 2470  df-rex 2471  df-reu 2472  df-rmo 2473  df-rab 2474  df-v 2751  df-sbc 2975  df-csb 3070  df-dif 3143  df-un 3145  df-in 3147  df-ss 3154  df-nul 3435  df-if 3547  df-pw 3589  df-sn 3610  df-pr 3611  df-op 3613  df-uni 3822  df-int 3857  df-iun 3900  df-br 4016  df-opab 4077  df-mpt 4078  df-tr 4114  df-id 4305  df-po 4308  df-iso 4309  df-iord 4378  df-on 4380  df-ilim 4381  df-suc 4383  df-iom 4602  df-xp 4644  df-rel 4645  df-cnv 4646  df-co 4647  df-dm 4648  df-rn 4649  df-res 4650  df-ima 4651  df-iota 5190  df-fun 5230  df-fn 5231  df-f 5232  df-f1 5233  df-fo 5234  df-f1o 5235  df-fv 5236  df-isom 5237  df-riota 5844  df-ov 5891  df-oprab 5892  df-mpo 5893  df-1st 6155  df-2nd 6156  df-recs 6320  df-frec 6406  df-sup 6997  df-inf 6998  df-pnf 8008  df-mnf 8009  df-xr 8010  df-ltxr 8011  df-le 8012  df-sub 8144  df-neg 8145  df-reap 8546  df-ap 8553  df-div 8644  df-inn 8934  df-2 8992  df-3 8993  df-4 8994  df-n0 9191  df-z 9268  df-uz 9543  df-q 9634  df-rp 9668  df-fz 10023  df-fzo 10157  df-fl 10284  df-mod 10337  df-seqfrec 10460  df-exp 10534  df-cj 10865  df-re 10866  df-im 10867  df-rsqrt 11021  df-abs 11022  df-dvds 11809  df-lcm 12075

This theorem is referenced by:  lcmn0cl  12082  dvdslcm  12083