Theorem lcmineqlem16 41504

Description: Technical divisibility lemma. (Contributed by metakunt, 12-May-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
lcmineqlem16.1	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
lcmineqlem16.2	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
lcmineqlem16.3	⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝑁)

Assertion

Ref	Expression
lcmineqlem16	⊢ (𝜑 → (𝑀 · (𝑁C𝑀)) ∥ (lcm‘(1...𝑁)))

Proof of Theorem lcmineqlem16

Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fz1ssnn 13558	. . . . . . 7 ⊢ (1...𝑁) ⊆ ℕ
2		fzfi 13963	. . . . . . 7 ⊢ (1...𝑁) ∈ Fin
3		lcmfnncl 16593	. . . . . . 7 ⊢ (((1...𝑁) ⊆ ℕ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin) → (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ)
4	1, 2, 3	mp2an 691	. . . . . 6 ⊢ (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ
5	4	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ)
6	5	nncnd 12252	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℂ)
7		lcmineqlem16.1	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ)
8	7	nncnd 12252	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ)
9		lcmineqlem16.2	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
10	7	nnnn0d 12556	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ0)
11		lcmineqlem16.3	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≤ 𝑁)
12	9, 10, 11	bccl2d 41451	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑁C𝑀) ∈ ℕ)
13	12	nncnd 12252	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁C𝑀) ∈ ℂ)
14	8, 13	mulcld 11258	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀 · (𝑁C𝑀)) ∈ ℂ)
15	7	nnne0d 12286	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ≠ 0)
16	12	nnne0d 12286	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑁C𝑀) ≠ 0)
17	8, 13, 15, 16	mulne0d 11890	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑀 · (𝑁C𝑀)) ≠ 0)
18	6, 14, 17	divrecd 12017	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 · (𝑁C𝑀))) = ((lcm‘(1...𝑁)) · (1 / (𝑀 · (𝑁C𝑀)))))
19		eqid 2727	. . . . . 6 ⊢ ∫(0[,]1)((𝑥↑(𝑀 − 1)) · ((1 − 𝑥)↑(𝑁 − 𝑀))) d𝑥 = ∫(0[,]1)((𝑥↑(𝑀 − 1)) · ((1 − 𝑥)↑(𝑁 − 𝑀))) d𝑥
20	19, 7, 9, 11	lcmineqlem13 41501	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ∫(0[,]1)((𝑥↑(𝑀 − 1)) · ((1 − 𝑥)↑(𝑁 − 𝑀))) d𝑥 = (1 / (𝑀 · (𝑁C𝑀))))
21	20	oveq2d 7430	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) · ∫(0[,]1)((𝑥↑(𝑀 − 1)) · ((1 − 𝑥)↑(𝑁 − 𝑀))) d𝑥) = ((lcm‘(1...𝑁)) · (1 / (𝑀 · (𝑁C𝑀)))))
22	19, 9, 7, 11	lcmineqlem15 41503	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) · ∫(0[,]1)((𝑥↑(𝑀 − 1)) · ((1 − 𝑥)↑(𝑁 − 𝑀))) d𝑥) ∈ ℕ)
23	21, 22	eqeltrrd 2829	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) · (1 / (𝑀 · (𝑁C𝑀)))) ∈ ℕ)
24	18, 23	eqeltrd 2828	. 2 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 · (𝑁C𝑀))) ∈ ℕ)
25	7, 12	nnmulcld 12289	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑀 · (𝑁C𝑀)) ∈ ℕ)
26	25, 5	nndivdvdsd 41459	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑀 · (𝑁C𝑀)) ∥ (lcm‘(1...𝑁)) ↔ ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 · (𝑁C𝑀))) ∈ ℕ))
27	24, 26	mpbird 257	1 ⊢ (𝜑 → (𝑀 · (𝑁C𝑀)) ∥ (lcm‘(1...𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∈ wcel 2099   ⊆ wss 3944   class class class wbr 5142  ‘cfv 6542  (class class class)co 7414  Fincfn 8957  0cc0 11132  1c1 11133   · cmul 11137   ≤ cle 11273   − cmin 11468   / cdiv 11895  ℕcn 12236  [,]cicc 13353  ...cfz 13510  ↑cexp 14052  Ccbc 14287   ∥ cdvds 16224  lcmclcmf 16553  ∫citg 25540

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2164  ax-ext 2698  ax-rep 5279  ax-sep 5293  ax-nul 5300  ax-pow 5359  ax-pr 5423  ax-un 7734  ax-inf2 9658  ax-cc 10452  ax-cnex 11188  ax-resscn 11189  ax-1cn 11190  ax-icn 11191  ax-addcl 11192  ax-addrcl 11193  ax-mulcl 11194  ax-mulrcl 11195  ax-mulcom 11196  ax-addass 11197  ax-mulass 11198  ax-distr 11199  ax-i2m1 11200  ax-1ne0 11201  ax-1rid 11202  ax-rnegex 11203  ax-rrecex 11204  ax-cnre 11205  ax-pre-lttri 11206  ax-pre-lttrn 11207  ax-pre-ltadd 11208  ax-pre-mulgt0 11209  ax-pre-sup 11210  ax-addf 11211

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 847  df-3or 1086  df-3an 1087  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2705  df-cleq 2719  df-clel 2805  df-nfc 2880  df-ne 2936  df-nel 3042  df-ral 3057  df-rex 3066  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3428  df-v 3471  df-sbc 3775  df-csb 3890  df-dif 3947  df-un 3949  df-in 3951  df-ss 3961  df-pss 3963  df-symdif 4238  df-nul 4319  df-if 4525  df-pw 4600  df-sn 4625  df-pr 4627  df-tp 4629  df-op 4631  df-uni 4904  df-int 4945  df-iun 4993  df-iin 4994  df-disj 5108  df-br 5143  df-opab 5205  df-mpt 5226  df-tr 5260  df-id 5570  df-eprel 5576  df-po 5584  df-so 5585  df-fr 5627  df-se 5628  df-we 5629  df-xp 5678  df-rel 5679  df-cnv 5680  df-co 5681  df-dm 5682  df-rn 5683  df-res 5684  df-ima 5685  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 7370  df-ov 7417  df-oprab 7418  df-mpo 7419  df-of 7679  df-ofr 7680  df-om 7865  df-1st 7987  df-2nd 7988  df-supp 8160  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8385  df-rdg 8424  df-1o 8480  df-2o 8481  df-oadd 8484  df-omul 8485  df-er 8718  df-map 8840  df-pm 8841  df-ixp 8910  df-en 8958  df-dom 8959  df-sdom 8960  df-fin 8961  df-fsupp 9380  df-fi 9428  df-sup 9459  df-inf 9460  df-oi 9527  df-dju 9918  df-card 9956  df-acn 9959  df-pnf 11274  df-mnf 11275  df-xr 11276  df-ltxr 11277  df-le 11278  df-sub 11470  df-neg 11471  df-div 11896  df-nn 12237  df-2 12299  df-3 12300  df-4 12301  df-5 12302  df-6 12303  df-7 12304  df-8 12305  df-9 12306  df-n0 12497  df-z 12583  df-dec 12702  df-uz 12847  df-q 12957  df-rp 13001  df-xneg 13118  df-xadd 13119  df-xmul 13120  df-ioo 13354  df-ioc 13355  df-ico 13356  df-icc 13357  df-fz 13511  df-fzo 13654  df-fl 13783  df-mod 13861  df-seq 13993  df-exp 14053  df-fac 14259  df-bc 14288  df-hash 14316  df-cj 15072  df-re 15073  df-im 15074  df-sqrt 15208  df-abs 15209  df-limsup 15441  df-clim 15458  df-rlim 15459  df-sum 15659  df-prod 15876  df-dvds 16225  df-lcmf 16555  df-struct 17109  df-sets 17126  df-slot 17144  df-ndx 17156  df-base 17174  df-ress 17203  df-plusg 17239  df-mulr 17240  df-starv 17241  df-sca 17242  df-vsca 17243  df-ip 17244  df-tset 17245  df-ple 17246  df-ds 17248  df-unif 17249  df-hom 17250  df-cco 17251  df-rest 17397  df-topn 17398  df-0g 17416  df-gsum 17417  df-topgen 17418  df-pt 17419  df-prds 17422  df-xrs 17477  df-qtop 17482  df-imas 17483  df-xps 17485  df-mre 17559  df-mrc 17560  df-acs 17562  df-mgm 18593  df-sgrp 18672  df-mnd 18688  df-submnd 18734  df-mulg 19017  df-cntz 19261  df-cmn 19730  df-psmet 21264  df-xmet 21265  df-met 21266  df-bl 21267  df-mopn 21268  df-fbas 21269  df-fg 21270  df-cnfld 21273  df-top 22789  df-topon 22806  df-topsp 22828  df-bases 22842  df-cld 22916  df-ntr 22917  df-cls 22918  df-nei 22995  df-lp 23033  df-perf 23034  df-cn 23124  df-cnp 23125  df-haus 23212  df-cmp 23284  df-tx 23459  df-hmeo 23652  df-fil 23743  df-fm 23835  df-flim 23836  df-flf 23837  df-xms 24219  df-ms 24220  df-tms 24221  df-cncf 24791  df-ovol 25386  df-vol 25387  df-mbf 25541  df-itg1 25542  df-itg2 25543  df-ibl 25544  df-itg 25545  df-0p 25592  df-limc 25788  df-dv 25789

This theorem is referenced by:  lcmineqlem19  41507