Theorem lcmass 16798

Description: Associative law for lcm operator. (Contributed by Steve Rodriguez, 20-Jan-2020.) (Proof shortened by AV, 16-Sep-2020.)

Assertion

Ref	Expression
lcmass	⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)))

Proof of Theorem lcmass

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		orass 935	. . 3 ⊢ (((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
2		anass 474	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)))
3	2	rabbii 3417	. . . 4 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}
4	3	infeq1i 9478	. . 3 ⊢ inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < ) = inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}, ℝ, < )
5	1, 4	ifbieq2i 4507	. 2 ⊢ if(((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )) = if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}, ℝ, < ))
6		lcmcl 16785	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℕ0)
7	6	3adant3 1150	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℕ0)
8	7	nn0zd 12725	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℤ)
9		simp3 1156	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℤ)
10		lcmval 16776	. . . 4 ⊢ (((𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = if(((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
11	8, 9, 10	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = if(((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
12		lcmeq0 16784	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ↔ (𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0)))
13	12	3adant3 1150	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ↔ (𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0)))
14	13	orbi1d 930	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0) ↔ ((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0)))
15	14	bicomd 226	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0) ↔ ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
16		nnz 12721	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℤ)
17	16	adantl 487	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℤ)
18		simp1 1154	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
19	18	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
20		simpl2 1211	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℤ)
21		lcmdvdsb 16797	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥))
22	17, 19, 20, 21	syl3anc 1398	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥))
23	22	anbi1d 643	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)))
24	23	rabbidva 3418	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)})
25	24	infeq1d 9477	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < ) = inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < ))
26	15, 25	ifbieq2d 4508	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → if(((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )) = if(((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
27	11, 26	eqtr4d 2798	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = if(((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
28		lcmcl 16785	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℕ0)
29	28	3adant1 1148	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℕ0)
30	29	nn0zd 12725	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℤ)
31		lcmval 16776	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℤ) → (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)) = if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
32	18, 30, 31	syl2anc 596	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)) = if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
33		lcmeq0 16784	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑃) = 0 ↔ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
34	33	3adant1 1148	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑃) = 0 ↔ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
35	34	orbi2d 929	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0))))
36	35	bicomd 226	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0)))
37	9	adantr 486	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℤ)
38		lcmdvdsb 16797	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥))
39	17, 20, 37, 38	syl3anc 1398	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥))
40	39	anbi2d 642	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)) ↔ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)))
41	40	rabbidva 3418	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → {𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)})
42	41	infeq1d 9477	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}, ℝ, < ) = inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)}, ℝ, < ))
43	36, 42	ifbieq2d 4508	. . 3 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}, ℝ, < )) = if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)}, ℝ, < )))
44	32, 43	eqtr4d 2798	. 2 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)) = if((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)), 0, inf({𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}, ℝ, < )))
45	5, 27, 44	3eqtr4a 2821	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   ∧ w3a 1103   = wceq 1569   ∈ wcel 2144  {crab 3412  ifcif 4481   class class class wbr 5102  (class class class)co 7424  infcinf 9440  ℝcr 11206  0cc0 11207   < clt 11350  ℕcn 12342  ℕ₀cn0 12613  ℤcz 12700   ∥ cdvds 16431   lcm clcm 16772

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1942  ax-6 1999  ax-7 2040  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2212  ax-ext 2732  ax-sep 5248  ax-nul 5259  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7755  ax-cnex 11263  ax-resscn 11264  ax-1cn 11265  ax-icn 11266  ax-addcl 11267  ax-addrcl 11268  ax-mulcl 11269  ax-mulrcl 11270  ax-mulcom 11271  ax-addass 11272  ax-mulass 11273  ax-distr 11274  ax-i2m1 11275  ax-1ne0 11276  ax-1rid 11277  ax-rnegex 11278  ax-rrecex 11279  ax-cnre 11280  ax-pre-lttri 11281  ax-pre-lttrn 11282  ax-pre-ltadd 11283  ax-pre-mulgt0 11284  ax-pre-sup 11285

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2099  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-ss 3897  df-pss 4013  df-dif 4046  df-in 4090  df-un 4150  df-nul 4278  df-if 4482  df-pw 4558  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4835  df-uni 4867  df-iun 4952  df-br 5103  df-opab 5167  df-mpt 5186  df-tr 5212  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6307  df-ord 6368  df-on 6369  df-lim 6370  df-suc 6371  df-iota 6497  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7381  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-om 7882  df-2nd 8006  df-frecs 8306  df-wrecs 8337  df-recs 8386  df-rdg 8425  df-er 8724  df-en 8981  df-dom 8982  df-sdom 8983  df-sup 9441  df-inf 9442  df-pnf 11352  df-mnf 11353  df-xr 11354  df-ltxr 11355  df-le 11356  df-sub 11550  df-neg 11551  df-div 11981  df-nn 12343  df-2 12412  df-3 12413  df-n0 12614  df-z 12701  df-uz 12973  df-rp 13128  df-fl 13939  df-mod 14017  df-seq 14152  df-exp 14212  df-cj 15275  df-re 15276  df-im 15277  df-sqrt 15411  df-abs 15412  df-dvds 16432  df-gcd 16674  df-lcm 16774

This theorem is used by:  lcmfunsnlem2lem2  16823  lcmfun  16829