Theorem lcmfval 16638

Description: Value of the lcm function. (lcm‘𝑍) is the least common multiple of the integers contained in the finite subset of integers 𝑍. If at least one of the elements of 𝑍 is 0, the result is defined conventionally as 0. (Contributed by AV, 21-Apr-2020.) (Revised by AV, 16-Sep-2020.)

Assertion

Ref	Expression
lcmfval	⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → (lcm‘𝑍) = if(0 ∈ 𝑍, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )))

Distinct variable group:   𝑚,𝑍,𝑛

Proof of Theorem lcmfval

Dummy variable 𝑧 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		df-lcmf 16608	. 2 ⊢ lcm = (𝑧 ∈ 𝒫 ℤ ↦ if(0 ∈ 𝑧, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )))
2		eleq2 2823	. . 3 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → (0 ∈ 𝑧 ↔ 0 ∈ 𝑍))
3		raleq 3302	. . . . 5 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → (∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛 ↔ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛))
4	3	rabbidv 3423	. . . 4 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛} = {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛})
5	4	infeq1d 9488	. . 3 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ))
6	2, 5	ifbieq2d 4527	. 2 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → if(0 ∈ 𝑧, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )) = if(0 ∈ 𝑍, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )))
7		zex 12595	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ V
8	7	ssex 5291	. . . . 5 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → 𝑍 ∈ V)
9		elpwg 4578	. . . . 5 ⊢ (𝑍 ∈ V → (𝑍 ∈ 𝒫 ℤ ↔ 𝑍 ⊆ ℤ))
10	8, 9	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → (𝑍 ∈ 𝒫 ℤ ↔ 𝑍 ⊆ ℤ))
11	10	ibir 268	. . 3 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → 𝑍 ∈ 𝒫 ℤ)
12	11	adantr 480	. 2 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → 𝑍 ∈ 𝒫 ℤ)
13		0nn0 12514	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
14	13	a1i 11	. . 3 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∈ 𝑍) → 0 ∈ ℕ0)
15		df-nel 3037	. . . 4 ⊢ (0 ∉ 𝑍 ↔ ¬ 0 ∈ 𝑍)
16		ssrab2 4055	. . . . . 6 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ ℕ
17		nnssnn0 12502	. . . . . 6 ⊢ ℕ ⊆ ℕ0
18	16, 17	sstri 3968	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ ℕ0
19		nnuz 12893	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
20	16, 19	sseqtri 4007	. . . . . 6 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ (ℤ≥‘1)
21		fissn0dvdsn0 16637	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin ∧ 0 ∉ 𝑍) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ≠ ∅)
22	21	3expa 1118	. . . . . 6 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∉ 𝑍) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ≠ ∅)
23		infssuzcl 12946	. . . . . 6 ⊢ (({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ (ℤ≥‘1) ∧ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ≠ ∅) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛})
24	20, 22, 23	sylancr 587	. . . . 5 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∉ 𝑍) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛})
25	18, 24	sselid 3956	. . . 4 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∉ 𝑍) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ ℕ0)
26	15, 25	sylan2br 595	. . 3 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ ¬ 0 ∈ 𝑍) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ ℕ0)
27	14, 26	ifclda 4536	. 2 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → if(0 ∈ 𝑍, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )) ∈ ℕ0)
28	1, 6, 12, 27	fvmptd3 7008	1 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → (lcm‘𝑍) = if(0 ∈ 𝑍, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2108   ≠ wne 2932   ∉ wnel 3036  ∀wral 3051  {crab 3415  Vcvv 3459   ⊆ wss 3926  ∅c0 4308  ifcif 4500  𝒫 cpw 4575   class class class wbr 5119  ‘cfv 6530  Fincfn 8957  infcinf 9451  ℝcr 11126  0cc0 11127  1c1 11128   < clt 11267  ℕcn 12238  ℕ₀cn0 12499  ℤcz 12586  ℤ_≥cuz 12850   ∥ cdvds 16270  lcmclcmf 16606

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2007  ax-8 2110  ax-9 2118  ax-10 2141  ax-11 2157  ax-12 2177  ax-ext 2707  ax-rep 5249  ax-sep 5266  ax-nul 5276  ax-pow 5335  ax-pr 5402  ax-un 7727  ax-inf2 9653  ax-cnex 11183  ax-resscn 11184  ax-1cn 11185  ax-icn 11186  ax-addcl 11187  ax-addrcl 11188  ax-mulcl 11189  ax-mulrcl 11190  ax-mulcom 11191  ax-addass 11192  ax-mulass 11193  ax-distr 11194  ax-i2m1 11195  ax-1ne0 11196  ax-1rid 11197  ax-rnegex 11198  ax-rrecex 11199  ax-cnre 11200  ax-pre-lttri 11201  ax-pre-lttrn 11202  ax-pre-ltadd 11203  ax-pre-mulgt0 11204  ax-pre-sup 11205

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2065  df-mo 2539  df-eu 2568  df-clab 2714  df-cleq 2727  df-clel 2809  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3359  df-reu 3360  df-rab 3416  df-v 3461  df-sbc 3766  df-csb 3875  df-dif 3929  df-un 3931  df-in 3933  df-ss 3943  df-pss 3946  df-nul 4309  df-if 4501  df-pw 4577  df-sn 4602  df-pr 4604  df-op 4608  df-uni 4884  df-int 4923  df-iun 4969  df-br 5120  df-opab 5182  df-mpt 5202  df-tr 5230  df-id 5548  df-eprel 5553  df-po 5561  df-so 5562  df-fr 5606  df-se 5607  df-we 5608  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6290  df-ord 6355  df-on 6356  df-lim 6357  df-suc 6358  df-iota 6483  df-fun 6532  df-fn 6533  df-f 6534  df-f1 6535  df-fo 6536  df-f1o 6537  df-fv 6538  df-isom 6539  df-riota 7360  df-ov 7406  df-oprab 7407  df-mpo 7408  df-om 7860  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-frecs 8278  df-wrecs 8309  df-recs 8383  df-rdg 8422  df-1o 8478  df-er 8717  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-sup 9452  df-inf 9453  df-oi 9522  df-card 9951  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11466  df-neg 11467  df-div 11893  df-nn 12239  df-2 12301  df-3 12302  df-n0 12500  df-z 12587  df-uz 12851  df-rp 13007  df-fz 13523  df-fzo 13670  df-seq 14018  df-exp 14078  df-hash 14347  df-cj 15116  df-re 15117  df-im 15118  df-sqrt 15252  df-abs 15253  df-clim 15502  df-prod 15918  df-dvds 16271  df-lcmf 16608

This theorem is referenced by:  lcmfn0val  16640  lcmfpr  16644