Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcmineqlem Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmineqlem 41223
Description: The least common multiple inequality lemma, a central result for future use. Theorem 3.1 from https://www3.nd.edu/%7eandyp/notes/AKS.pdf (Contributed by metakunt, 16-May-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
lcmineqlem.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
lcmineqlem.2 (𝜑 → 7 ≤ 𝑁)
Assertion
Ref Expression
lcmineqlem (𝜑 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))

Proof of Theorem lcmineqlem
StepHypRef Expression
1 lcmineqlem.2 . 2 (𝜑 → 7 ≤ 𝑁)
2 7re 12309 . . . . 5 7 ∈ ℝ
32a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 7 ∈ ℝ)
4 lcmineqlem.1 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
54nnred 12231 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
63, 5leloed 11361 . . 3 (𝜑 → (7 ≤ 𝑁 ↔ (7 < 𝑁 ∨ 7 = 𝑁)))
74nnzd 12589 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
8 7nn 12308 . . . . . . . . 9 7 ∈ ℕ
98nnzi 12590 . . . . . . . 8 7 ∈ ℤ
10 zltp1le 12616 . . . . . . . 8 ((7 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (7 < 𝑁 ↔ (7 + 1) ≤ 𝑁))
119, 10mpan 686 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℤ → (7 < 𝑁 ↔ (7 + 1) ≤ 𝑁))
127, 11syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (7 < 𝑁 ↔ (7 + 1) ≤ 𝑁))
13 7p1e8 12365 . . . . . . 7 (7 + 1) = 8
1413breq1i 5154 . . . . . 6 ((7 + 1) ≤ 𝑁 ↔ 8 ≤ 𝑁)
1512, 14bitrdi 286 . . . . 5 (𝜑 → (7 < 𝑁 ↔ 8 ≤ 𝑁))
16 8re 12312 . . . . . . . 8 8 ∈ ℝ
1716a1i 11 . . . . . . 7 (𝜑 → 8 ∈ ℝ)
1817, 5leloed 11361 . . . . . 6 (𝜑 → (8 ≤ 𝑁 ↔ (8 < 𝑁 ∨ 8 = 𝑁)))
194adantr 479 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 8 < 𝑁) → 𝑁 ∈ ℕ)
20 8p1e9 12366 . . . . . . . . . 10 (8 + 1) = 9
21 8nn 12311 . . . . . . . . . . . . . . 15 8 ∈ ℕ
2221nnzi 12590 . . . . . . . . . . . . . 14 8 ∈ ℤ
23 zltp1le 12616 . . . . . . . . . . . . . 14 ((8 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (8 < 𝑁 ↔ (8 + 1) ≤ 𝑁))
2422, 23mpan 686 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑁 ∈ ℤ → (8 < 𝑁 ↔ (8 + 1) ≤ 𝑁))
257, 24syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (8 < 𝑁 ↔ (8 + 1) ≤ 𝑁))
2625biimpd 228 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (8 < 𝑁 → (8 + 1) ≤ 𝑁))
2726imp 405 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ 8 < 𝑁) → (8 + 1) ≤ 𝑁)
2820, 27eqbrtrrid 5183 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ 8 < 𝑁) → 9 ≤ 𝑁)
2919, 28lcmineqlem23 41222 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 8 < 𝑁) → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))
3029ex 411 . . . . . . 7 (𝜑 → (8 < 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
31 2nn0 12493 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ0
32 8nn0 12499 . . . . . . . . . . . 12 8 ∈ ℕ0
33 5nn0 12496 . . . . . . . . . . . 12 5 ∈ ℕ0
34 4nn0 12495 . . . . . . . . . . . 12 4 ∈ ℕ0
35 6nn0 12497 . . . . . . . . . . . 12 6 ∈ ℕ0
36 0nn0 12491 . . . . . . . . . . . 12 0 ∈ ℕ0
37 2lt8 12413 . . . . . . . . . . . 12 2 < 8
38 5lt10 12816 . . . . . . . . . . . 12 5 < 10
39 6lt10 12815 . . . . . . . . . . . 12 6 < 10
4031, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 393decltc 12714 . . . . . . . . . . 11 256 < 840
41 5nn 12302 . . . . . . . . . . . . . . . 16 5 ∈ ℕ
4231, 41decnncl 12701 . . . . . . . . . . . . . . 15 25 ∈ ℕ
4342nnnn0i 12484 . . . . . . . . . . . . . 14 25 ∈ ℕ0
44 6nn 12305 . . . . . . . . . . . . . 14 6 ∈ ℕ
4543, 44decnncl 12701 . . . . . . . . . . . . 13 256 ∈ ℕ
4645nnrei 12225 . . . . . . . . . . . 12 256 ∈ ℝ
47 4nn 12299 . . . . . . . . . . . . . . 15 4 ∈ ℕ
4832, 47decnncl 12701 . . . . . . . . . . . . . 14 84 ∈ ℕ
4948decnncl2 12705 . . . . . . . . . . . . 13 840 ∈ ℕ
5049nnrei 12225 . . . . . . . . . . . 12 840 ∈ ℝ
5146, 50ltlei 11340 . . . . . . . . . . 11 (256 < 840 → 256 ≤ 840)
5240, 51ax-mp 5 . . . . . . . . . 10 256 ≤ 840
53 2exp8 17026 . . . . . . . . . . . 12 (2↑8) = 256
54 oveq2 7419 . . . . . . . . . . . 12 (8 = 𝑁 → (2↑8) = (2↑𝑁))
5553, 54eqtr3id 2784 . . . . . . . . . . 11 (8 = 𝑁256 = (2↑𝑁))
56 lcm8un 41191 . . . . . . . . . . . 12 (lcm‘(1...8)) = 840
57 oveq2 7419 . . . . . . . . . . . . 13 (8 = 𝑁 → (1...8) = (1...𝑁))
5857fveq2d 6894 . . . . . . . . . . . 12 (8 = 𝑁 → (lcm‘(1...8)) = (lcm‘(1...𝑁)))
5956, 58eqtr3id 2784 . . . . . . . . . . 11 (8 = 𝑁840 = (lcm‘(1...𝑁)))
6055, 59breq12d 5160 . . . . . . . . . 10 (8 = 𝑁 → (256 ≤ 840 ↔ (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
6152, 60mpbii 232 . . . . . . . . 9 (8 = 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))
6261adantl 480 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ 8 = 𝑁) → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))
6362ex 411 . . . . . . 7 (𝜑 → (8 = 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
6430, 63jaod 855 . . . . . 6 (𝜑 → ((8 < 𝑁 ∨ 8 = 𝑁) → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
6518, 64sylbid 239 . . . . 5 (𝜑 → (8 ≤ 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
6615, 65sylbid 239 . . . 4 (𝜑 → (7 < 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
67 1nn0 12492 . . . . . . . 8 1 ∈ ℕ0
68 1lt4 12392 . . . . . . . 8 1 < 4
69 2lt10 12819 . . . . . . . 8 2 < 10
70 8lt10 12813 . . . . . . . 8 8 < 10
7167, 34, 31, 31, 32, 36, 68, 69, 703decltc 12714 . . . . . . 7 128 < 420
72 2nn 12289 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
7367, 72decnncl 12701 . . . . . . . . . . 11 12 ∈ ℕ
7473nnnn0i 12484 . . . . . . . . . 10 12 ∈ ℕ0
7574, 21decnncl 12701 . . . . . . . . 9 128 ∈ ℕ
7675nnrei 12225 . . . . . . . 8 128 ∈ ℝ
7734, 72decnncl 12701 . . . . . . . . . 10 42 ∈ ℕ
7877decnncl2 12705 . . . . . . . . 9 420 ∈ ℕ
7978nnrei 12225 . . . . . . . 8 420 ∈ ℝ
8076, 79ltlei 11340 . . . . . . 7 (128 < 420 → 128 ≤ 420)
8171, 80ax-mp 5 . . . . . 6 128 ≤ 420
82 2exp7 17025 . . . . . . . 8 (2↑7) = 128
83 oveq2 7419 . . . . . . . 8 (7 = 𝑁 → (2↑7) = (2↑𝑁))
8482, 83eqtr3id 2784 . . . . . . 7 (7 = 𝑁128 = (2↑𝑁))
85 lcm7un 41190 . . . . . . . 8 (lcm‘(1...7)) = 420
86 oveq2 7419 . . . . . . . . 9 (7 = 𝑁 → (1...7) = (1...𝑁))
8786fveq2d 6894 . . . . . . . 8 (7 = 𝑁 → (lcm‘(1...7)) = (lcm‘(1...𝑁)))
8885, 87eqtr3id 2784 . . . . . . 7 (7 = 𝑁420 = (lcm‘(1...𝑁)))
8984, 88breq12d 5160 . . . . . 6 (7 = 𝑁 → (128 ≤ 420 ↔ (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
9081, 89mpbii 232 . . . . 5 (7 = 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))
9190a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (7 = 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
9266, 91jaod 855 . . 3 (𝜑 → ((7 < 𝑁 ∨ 7 = 𝑁) → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
936, 92sylbid 239 . 2 (𝜑 → (7 ≤ 𝑁 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁))))
941, 93mpd 15 1 (𝜑 → (2↑𝑁) ≤ (lcm‘(1...𝑁)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 394  wo 843   = wceq 1539  wcel 2104   class class class wbr 5147  cfv 6542  (class class class)co 7411  cr 11111  0cc0 11112  1c1 11113   + caddc 11115   < clt 11252  cle 11253  cn 12216  2c2 12271  4c4 12273  5c5 12274  6c6 12275  7c7 12276  8c8 12277  9c9 12278  cz 12562  cdc 12681  ...cfz 13488  cexp 14031  lcmclcmf 16530
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 1911  ax-6 1969  ax-7 2009  ax-8 2106  ax-9 2114  ax-10 2135  ax-11 2152  ax-12 2169  ax-ext 2701  ax-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7727  ax-inf2 9638  ax-cc 10432  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190  ax-addf 11191  ax-mulf 11192
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 844  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1542  df-fal 1552  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2532  df-eu 2561  df-clab 2708  df-cleq 2722  df-clel 2808  df-nfc 2883  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3374  df-reu 3375  df-rab 3431  df-v 3474  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3966  df-symdif 4241  df-nul 4322  df-if 4528  df-pw 4603  df-sn 4628  df-pr 4630  df-tp 4632  df-op 4634  df-uni 4908  df-int 4950  df-iun 4998  df-iin 4999  df-disj 5113  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5573  df-eprel 5579  df-po 5587  df-so 5588  df-fr 5630  df-se 5631  df-we 5632  df-xp 5681  df-rel 5682  df-cnv 5683  df-co 5684  df-dm 5685  df-rn 5686  df-res 5687  df-ima 5688  df-pred 6299  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6494  df-fun 6544  df-fn 6545  df-f 6546  df-f1 6547  df-fo 6548  df-f1o 6549  df-fv 6550  df-isom 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-of 7672  df-ofr 7673  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-supp 8149  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-1o 8468  df-2o 8469  df-oadd 8472  df-omul 8473  df-er 8705  df-map 8824  df-pm 8825  df-ixp 8894  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-fin 8945  df-fsupp 9364  df-fi 9408  df-sup 9439  df-inf 9440  df-oi 9507  df-dju 9898  df-card 9936  df-acn 9939  df-pnf 11254  df-mnf 11255  df-xr 11256  df-ltxr 11257  df-le 11258  df-sub 11450  df-neg 11451  df-div 11876  df-nn 12217  df-2 12279  df-3 12280  df-4 12281  df-5 12282  df-6 12283  df-7 12284  df-8 12285  df-9 12286  df-n0 12477  df-z 12563  df-dec 12682  df-uz 12827  df-q 12937  df-rp 12979  df-xneg 13096  df-xadd 13097  df-xmul 13098  df-ioo 13332  df-ioc 13333  df-ico 13334  df-icc 13335  df-fz 13489  df-fzo 13632  df-fl 13761  df-mod 13839  df-seq 13971  df-exp 14032  df-fac 14238  df-bc 14267  df-hash 14295  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-prod 15854  df-dvds 16202  df-gcd 16440  df-lcm 16531  df-lcmf 16532  df-prm 16613  df-struct 17084  df-sets 17101  df-slot 17119  df-ndx 17131  df-base 17149  df-ress 17178  df-plusg 17214  df-mulr 17215  df-starv 17216  df-sca 17217  df-vsca 17218  df-ip 17219  df-tset 17220  df-ple 17221  df-ds 17223  df-unif 17224  df-hom 17225  df-cco 17226  df-rest 17372  df-topn 17373  df-0g 17391  df-gsum 17392  df-topgen 17393  df-pt 17394  df-prds 17397  df-xrs 17452  df-qtop 17457  df-imas 17458  df-xps 17460  df-mre 17534  df-mrc 17535  df-acs 17537  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18706  df-mulg 18987  df-cntz 19222  df-cmn 19691  df-psmet 21136  df-xmet 21137  df-met 21138  df-bl 21139  df-mopn 21140  df-fbas 21141  df-fg 21142  df-cnfld 21145  df-top 22616  df-topon 22633  df-topsp 22655  df-bases 22669  df-cld 22743  df-ntr 22744  df-cls 22745  df-nei 22822  df-lp 22860  df-perf 22861  df-cn 22951  df-cnp 22952  df-haus 23039  df-cmp 23111  df-tx 23286  df-hmeo 23479  df-fil 23570  df-fm 23662  df-flim 23663  df-flf 23664  df-xms 24046  df-ms 24047  df-tms 24048  df-cncf 24618  df-ovol 25213  df-vol 25214  df-mbf 25368  df-itg1 25369  df-itg2 25370  df-ibl 25371  df-itg 25372  df-0p 25419  df-limc 25615  df-dv 25616
This theorem is referenced by:  aks4d1p2  41248
  Copyright terms: Public domain W3C validator