Theorem lcmass 16319

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 919	. . 3 ⊢ (((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
2		anass 469	. . . . 5 ⊢ (((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)))
3	2	rabbii 3408	. . . 4 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥))}
4	3	infeq1i 9237	. . 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 4484	. 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 16306	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℕ0)
7	6	3adant3 1131	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℕ0)
8	7	nn0zd 12424	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑁 lcm 𝑀) ∈ ℤ)
9		simp3 1137	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → 𝑃 ∈ ℤ)
10		lcmval 16297	. . . 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 584	. . 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 16305	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ↔ (𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0)))
13	12	3adant3 1131	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ↔ (𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0)))
14	13	orbi1d 914	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0) ↔ ((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0)))
15	14	bicomd 222	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑁 = 0 ∨ 𝑀 = 0) ∨ 𝑃 = 0) ↔ ((𝑁 lcm 𝑀) = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
16		nnz 12342	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑥 ∈ ℕ → 𝑥 ∈ ℤ)
17	16	adantl 482	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑥 ∈ ℤ)
18		simp1 1135	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → 𝑁 ∈ ℤ)
19	18	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
20		simpl2 1191	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℤ)
21		lcmdvdsb 16318	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥))
22	17, 19, 20, 21	syl3anc 1370	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ↔ (𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥))
23	22	anbi1d 630	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → (((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ 𝑀 ∥ 𝑥) ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ ((𝑁 lcm 𝑀) ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)))
24	23	rabbidva 3413	. . . . 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 9236	. . . 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 4485	. . 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 2781	. 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 16306	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℕ0)
29	28	3adant1 1129	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℕ0)
30	29	nn0zd 12424	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑃) ∈ ℤ)
31		lcmval 16297	. . . 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 584	. . 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 16305	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑃) = 0 ↔ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
34	33	3adant1 1129	. . . . . 6 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑃) = 0 ↔ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)))
35	34	orbi2d 913	. . . . 5 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0))))
36	35	bicomd 222	. . . 4 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 = 0 ∨ (𝑀 = 0 ∨ 𝑃 = 0)) ↔ (𝑁 = 0 ∨ (𝑀 lcm 𝑃) = 0)))
37	9	adantr 481	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → 𝑃 ∈ ℤ)
38		lcmdvdsb 16318	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥))
39	17, 20, 37, 38	syl3anc 1370	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥) ↔ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥))
40	39	anbi2d 629	. . . . . 6 ⊢ (((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) ∧ 𝑥 ∈ ℕ) → ((𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 ∥ 𝑥 ∧ 𝑃 ∥ 𝑥)) ↔ (𝑁 ∥ 𝑥 ∧ (𝑀 lcm 𝑃) ∥ 𝑥)))
41	40	rabbidva 3413	. . . . 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 9236	. . . 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 4485	. . 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 2781	. 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 2804	1 ⊢ ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝑁 lcm 𝑀) lcm 𝑃) = (𝑁 lcm (𝑀 lcm 𝑃)))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 205   ∧ wa 396   ∨ wo 844   ∧ w3a 1086   = wceq 1539   ∈ wcel 2106  {crab 3068  ifcif 4459   class class class wbr 5074  (class class class)co 7275  infcinf 9200  ℝcr 10870  0cc0 10871   < clt 11009  ℕcn 11973  ℕ₀cn0 12233  ℤcz 12319   ∥ cdvds 15963   lcm clcm 16293

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1798  ax-4 1812  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2709  ax-sep 5223  ax-nul 5230  ax-pow 5288  ax-pr 5352  ax-un 7588  ax-cnex 10927  ax-resscn 10928  ax-1cn 10929  ax-icn 10930  ax-addcl 10931  ax-addrcl 10932  ax-mulcl 10933  ax-mulrcl 10934  ax-mulcom 10935  ax-addass 10936  ax-mulass 10937  ax-distr 10938  ax-i2m1 10939  ax-1ne0 10940  ax-1rid 10941  ax-rnegex 10942  ax-rrecex 10943  ax-cnre 10944  ax-pre-lttri 10945  ax-pre-lttrn 10946  ax-pre-ltadd 10947  ax-pre-mulgt0 10948  ax-pre-sup 10949

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1783  df-nf 1787  df-sb 2068  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2716  df-cleq 2730  df-clel 2816  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3069  df-rex 3070  df-rmo 3071  df-reu 3072  df-rab 3073  df-v 3434  df-sbc 3717  df-csb 3833  df-dif 3890  df-un 3892  df-in 3894  df-ss 3904  df-pss 3906  df-nul 4257  df-if 4460  df-pw 4535  df-sn 4562  df-pr 4564  df-op 4568  df-uni 4840  df-iun 4926  df-br 5075  df-opab 5137  df-mpt 5158  df-tr 5192  df-id 5489  df-eprel 5495  df-po 5503  df-so 5504  df-fr 5544  df-we 5546  df-xp 5595  df-rel 5596  df-cnv 5597  df-co 5598  df-dm 5599  df-rn 5600  df-res 5601  df-ima 5602  df-pred 6202  df-ord 6269  df-on 6270  df-lim 6271  df-suc 6272  df-iota 6391  df-fun 6435  df-fn 6436  df-f 6437  df-f1 6438  df-fo 6439  df-f1o 6440  df-fv 6441  df-riota 7232  df-ov 7278  df-oprab 7279  df-mpo 7280  df-om 7713  df-2nd 7832  df-frecs 8097  df-wrecs 8128  df-recs 8202  df-rdg 8241  df-er 8498  df-en 8734  df-dom 8735  df-sdom 8736  df-sup 9201  df-inf 9202  df-pnf 11011  df-mnf 11012  df-xr 11013  df-ltxr 11014  df-le 11015  df-sub 11207  df-neg 11208  df-div 11633  df-nn 11974  df-2 12036  df-3 12037  df-n0 12234  df-z 12320  df-uz 12583  df-rp 12731  df-fl 13512  df-mod 13590  df-seq 13722  df-exp 13783  df-cj 14810  df-re 14811  df-im 14812  df-sqrt 14946  df-abs 14947  df-dvds 15964  df-gcd 16202  df-lcm 16295

This theorem is referenced by:  lcmfunsnlem2lem2  16344  lcmfun  16350