MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  lcmgcdeq Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmgcdeq 16548
Description: Two integers' absolute values are equal iff their least common multiple and greatest common divisor are equal. (Contributed by Steve Rodriguez, 20-Jan-2020.)
Assertion
Ref Expression
lcmgcdeq ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) ↔ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)))

Proof of Theorem lcmgcdeq
StepHypRef Expression
1 dvdslcm 16534 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
21simpld 495 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
32adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
4 gcddvds 16443 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
54simprd 496 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁)
6 breq1 5151 . . . . . . 7 ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) → ((𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁 ↔ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
75, 6syl5ibrcom 246 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁))
87imp 407 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁)
9 lcmcl 16537 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
109nn0zd 12583 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
11 dvdstr 16236 . . . . . . . . . 10 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
1210, 11syl3an2 1164 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
13123com12 1123 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
14133expb 1120 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
1514anidms 567 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
1615adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → ((𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑁) → 𝑀𝑁))
173, 8, 16mp2and 697 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → 𝑀𝑁)
18 absdvdsb 16217 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀𝑁 ↔ (abs‘𝑀) ∥ 𝑁))
19 zabscl 15259 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → (abs‘𝑀) ∈ ℤ)
20 dvdsabsb 16218 . . . . . . 7 (((abs‘𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑀) ∥ 𝑁 ↔ (abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁)))
2119, 20sylan 580 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑀) ∥ 𝑁 ↔ (abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁)))
2218, 21bitrd 278 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀𝑁 ↔ (abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁)))
2322adantr 481 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (𝑀𝑁 ↔ (abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁)))
2417, 23mpbid 231 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁))
251simprd 496 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
2625adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
274simpld 495 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀)
28 breq1 5151 . . . . . . 7 ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) → ((𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀 ↔ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀))
2927, 28syl5ibrcom 246 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀))
3029imp 407 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀)
31 dvdstr 16236 . . . . . . . . . 10 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
3210, 31syl3an2 1164 . . . . . . . . 9 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
33323coml 1127 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
34333expb 1120 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
3534anidms 567 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
3635adantr 481 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → ((𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑀) → 𝑁𝑀))
3726, 30, 36mp2and 697 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → 𝑁𝑀)
38 absdvdsb 16217 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑁𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ 𝑀))
39 zabscl 15259 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℤ → (abs‘𝑁) ∈ ℤ)
40 dvdsabsb 16218 . . . . . . . 8 (((abs‘𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑁) ∥ 𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)))
4139, 40sylan 580 . . . . . . 7 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑁) ∥ 𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)))
4238, 41bitrd 278 . . . . . 6 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (𝑁𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)))
4342ancoms 459 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑁𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)))
4443adantr 481 . . . 4 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (𝑁𝑀 ↔ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)))
4537, 44mpbid 231 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀))
46 nn0abscl 15258 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → (abs‘𝑀) ∈ ℕ0)
47 nn0abscl 15258 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → (abs‘𝑁) ∈ ℕ0)
4846, 47anim12i 613 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑀) ∈ ℕ0 ∧ (abs‘𝑁) ∈ ℕ0))
49 dvdseq 16256 . . . . . 6 ((((abs‘𝑀) ∈ ℕ0 ∧ (abs‘𝑁) ∈ ℕ0) ∧ ((abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁) ∧ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀))) → (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁))
5048, 49sylan 580 . . . . 5 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ ((abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁) ∧ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀))) → (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁))
5150ex 413 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁) ∧ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)) → (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)))
5251adantr 481 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (((abs‘𝑀) ∥ (abs‘𝑁) ∧ (abs‘𝑁) ∥ (abs‘𝑀)) → (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)))
5324, 45, 52mp2and 697 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)) → (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁))
54 lcmid 16545 . . . . . . . 8 ((abs‘𝑀) ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑀)) = (abs‘(abs‘𝑀)))
5519, 54syl 17 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑀)) = (abs‘(abs‘𝑀)))
56 gcdid 16467 . . . . . . . 8 ((abs‘𝑀) ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑀)) = (abs‘(abs‘𝑀)))
5719, 56syl 17 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑀)) = (abs‘(abs‘𝑀)))
5855, 57eqtr4d 2775 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑀)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑀)))
59 oveq2 7416 . . . . . . 7 ((abs‘𝑀) = (abs‘𝑁) → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑀)) = ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)))
60 oveq2 7416 . . . . . . 7 ((abs‘𝑀) = (abs‘𝑁) → ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑀)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)))
6159, 60eqeq12d 2748 . . . . . 6 ((abs‘𝑀) = (abs‘𝑁) → (((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑀)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑀)) ↔ ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁))))
6258, 61syl5ibcom 244 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤ → ((abs‘𝑀) = (abs‘𝑁) → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁))))
6362imp 407 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)) → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)))
6463adantlr 713 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)) → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)))
65 lcmabs 16541 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = (𝑀 lcm 𝑁))
66 gcdabs 16471 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)) = (𝑀 gcd 𝑁))
6765, 66eqeq12d 2748 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)))
6867adantr 481 . . 3 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)) → (((abs‘𝑀) lcm (abs‘𝑁)) = ((abs‘𝑀) gcd (abs‘𝑁)) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁)))
6964, 68mpbid 231 . 2 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)) → (𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁))
7053, 69impbida 799 1 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 lcm 𝑁) = (𝑀 gcd 𝑁) ↔ (abs‘𝑀) = (abs‘𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1541  wcel 2106   class class class wbr 5148  cfv 6543  (class class class)co 7408  0cn0 12471  cz 12557  abscabs 15180  cdvds 16196   gcd cgcd 16434   lcm clcm 16524
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  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 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7724  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7364  df-ov 7411  df-oprab 7412  df-mpo 7413  df-om 7855  df-2nd 7975  df-frecs 8265  df-wrecs 8296  df-recs 8370  df-rdg 8409  df-er 8702  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-sup 9436  df-inf 9437  df-pnf 11249  df-mnf 11250  df-xr 11251  df-ltxr 11252  df-le 11253  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11871  df-nn 12212  df-2 12274  df-3 12275  df-n0 12472  df-z 12558  df-uz 12822  df-rp 12974  df-fl 13756  df-mod 13834  df-seq 13966  df-exp 14027  df-cj 15045  df-re 15046  df-im 15047  df-sqrt 15181  df-abs 15182  df-dvds 16197  df-gcd 16435  df-lcm 16526
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator