Theorem lcmfval 16680

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 16650	. 2 ⊢ lcm = (𝑧 ∈ 𝒫 ℤ ↦ if(0 ∈ 𝑧, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )))
2		eleq2 2852	. . 3 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → (0 ∈ 𝑧 ↔ 0 ∈ 𝑍))
3		raleq 3320	. . . . 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 9439	. . 3 ⊢ (𝑧 = 𝑍 → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑧 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) = inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ))
6	2, 5	ifbieq2d 4515	. 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 12601	. . . . . 6 ⊢ ℤ ∈ V
8	7	ssex 5292	. . . . 5 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → 𝑍 ∈ V)
9		elpwg 4566	. . . . 5 ⊢ (𝑍 ∈ V → (𝑍 ∈ 𝒫 ℤ ↔ 𝑍 ⊆ ℤ))
10	8, 9	syl 18	. . . 4 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → (𝑍 ∈ 𝒫 ℤ ↔ 𝑍 ⊆ ℤ))
11	10	ibir 271	. . 3 ⊢ (𝑍 ⊆ ℤ → 𝑍 ∈ 𝒫 ℤ)
12	11	adantr 485	. 2 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → 𝑍 ∈ 𝒫 ℤ)
13		0nn0 12520	. . . 4 ⊢ 0 ∈ ℕ0
14	13	a1i 11	. . 3 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∈ 𝑍) → 0 ∈ ℕ0)
15		df-nel 3065	. . . 4 ⊢ (0 ∉ 𝑍 ↔ ¬ 0 ∈ 𝑍)
16		ssrab2 4035	. . . . . 6 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ ℕ
17		nnssnn0 12508	. . . . . 6 ⊢ ℕ ⊆ ℕ0
18	16, 17	sstri 3947	. . . . 5 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ ℕ0
19		nnuz 12902	. . . . . . 7 ⊢ ℕ = (ℤ≥‘1)
20	16, 19	sseqtri 3986	. . . . . 6 ⊢ {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ⊆ (ℤ≥‘1)
21		fissn0dvdsn0 16679	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin ∧ 0 ∉ 𝑍) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ≠ ∅)
22	21	3expa 1136	. . . . . 6 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∉ 𝑍) → {𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛} ≠ ∅)
23		infssuzcl 12957	. . . . . 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 598	. . . . 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 3936	. . . 4 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ 0 ∉ 𝑍) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ ℕ0)
26	15, 25	sylan2br 606	. . 3 ⊢ (((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) ∧ ¬ 0 ∈ 𝑍) → inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < ) ∈ ℕ0)
27	14, 26	ifclda 4524	. 2 ⊢ ((𝑍 ⊆ ℤ ∧ 𝑍 ∈ Fin) → if(0 ∈ 𝑍, 0, inf({𝑛 ∈ ℕ ∣ ∀𝑚 ∈ 𝑍 𝑚 ∥ 𝑛}, ℝ, < )) ∈ ℕ0)
28	1, 6, 12, 27	fvmptd3 7015	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 209   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958   ∉ wnel 3064  ∀wral 3079  {crab 3416  Vcvv 3455   ⊆ wss 3906  ∅c0 4287  ifcif 4488  𝒫 cpw 4563   class class class wbr 5110  ‘cfv 6538  Fincfn 8944  infcinf 9402  ℝcr 11100  0cc0 11101  1c1 11102   < clt 11244  ℕcn 12234  ℕ₀cn0 12505  ℤcz 12592  ℤ_≥cuz 12863   ∥ cdvds 16311  lcmclcmf 16648

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5239  ax-sep 5258  ax-nul 5270  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7734  ax-inf2 9611  ax-cnex 11157  ax-resscn 11158  ax-1cn 11159  ax-icn 11160  ax-addcl 11161  ax-addrcl 11162  ax-mulcl 11163  ax-mulrcl 11164  ax-mulcom 11165  ax-addass 11166  ax-mulass 11167  ax-distr 11168  ax-i2m1 11169  ax-1ne0 11170  ax-1rid 11171  ax-rnegex 11172  ax-rrecex 11173  ax-cnre 11174  ax-pre-lttri 11175  ax-pre-lttrn 11176  ax-pre-ltadd 11177  ax-pre-mulgt0 11178  ax-pre-sup 11179

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3746  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4489  df-pw 4565  df-sn 4591  df-pr 4593  df-op 4597  df-uni 4874  df-int 4914  df-iun 4959  df-br 5111  df-opab 5175  df-mpt 5194  df-tr 5220  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-isom 6547  df-riota 7369  df-ov 7415  df-oprab 7416  df-mpo 7417  df-om 7864  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-frecs 8279  df-wrecs 8310  df-recs 8359  df-rdg 8398  df-1o 8454  df-er 8695  df-en 8945  df-dom 8946  df-sdom 8947  df-fin 8948  df-sup 9403  df-inf 9404  df-oi 9473  df-card 9926  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11444  df-neg 11445  df-div 11873  df-nn 12235  df-2 12304  df-3 12305  df-n0 12506  df-z 12593  df-uz 12864  df-rp 13018  df-fz 13537  df-fzo 13685  df-seq 14040  df-exp 14100  df-hash 14369  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-clim 15541  df-prod 15960  df-dvds 16312  df-lcmf 16650

This theorem is referenced by:  lcmfn0val  16682  lcmfpr  16686