Users' Mathboxes Mathbox for metakunt < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcmineqlem19 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmineqlem19 42297
Description: Dividing implies inequality for lcm inequality lemma. (Contributed by metakunt, 12-May-2024.)
Hypothesis
Ref Expression
lcmineqlem19.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
Assertion
Ref Expression
lcmineqlem19 (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

Proof of Theorem lcmineqlem19
StepHypRef Expression
1 lcmineqlem19.1 . 2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2 2nn 12218 . . . . 5 2 ∈ ℕ
32a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
43, 1nnmulcld 12198 . . 3 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
54peano2nnd 12162 . 2 (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ)
61nnnn0d 12462 . . 3 (𝜑𝑁 ∈ ℕ0)
71nnred 12160 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℝ)
8 2re 12219 . . . . 5 2 ∈ ℝ
98a1i 11 . . . 4 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
106nn0ge0d 12465 . . . 4 (𝜑 → 0 ≤ 𝑁)
113nnge1d 12193 . . . 4 (𝜑 → 1 ≤ 2)
127, 9, 10, 11lemulge12d 12080 . . 3 (𝜑𝑁 ≤ (2 · 𝑁))
134, 6, 12bccl2d 42241 . 2 (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ)
14 fz1ssnn 13471 . . . 4 (1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ
15 fzfi 13895 . . . 4 (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin
16 lcmfnncl 16556 . . . 4 (((1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ ∧ (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
1714, 15, 16mp2an 692 . . 3 (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ
1817a1i 11 . 2 (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
19 fz1ssnn 13471 . . . 4 (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
20 fzfi 13895 . . . 4 (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
21 lcmfnncl 16556 . . . 4 (((1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
2219, 20, 21mp2an 692 . . 3 (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ
2322a1i 11 . 2 (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
241, 4, 12lcmineqlem16 42294 . 2 (𝜑 → (𝑁 · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
251lcmineqlem18 42296 . . 3 (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
261peano2nnd 12162 . . . 4 (𝜑 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ)
279, 7remulcld 11162 . . . . 5 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
28 1red 11133 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
297, 27, 28, 12leadd1dd 11751 . . . 4 (𝜑 → (𝑁 + 1) ≤ ((2 · 𝑁) + 1))
3026, 5, 29lcmineqlem16 42294 . . 3 (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
3125, 30eqbrtrrd 5122 . 2 (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
3218nnzd 12514 . . . . . 6 (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ)
335nnzd 12514 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ)
3432, 33jca 511 . . . . 5 (𝜑 → ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ))
35 dvdslcm 16525 . . . . 5 (((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ) → ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)) ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1))))
3634, 35syl 17 . . . 4 (𝜑 → ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)) ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1))))
3736simpld 494 . . 3 (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
385lcmfunnnd 42262 . . . 4 (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
3927recnd 11160 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
40 1cnd 11127 . . . . . . . 8 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
4139, 40pncand 11493 . . . . . . 7 (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) − 1) = (2 · 𝑁))
4241oveq2d 7374 . . . . . 6 (𝜑 → (1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1)) = (1...(2 · 𝑁)))
4342fveq2d 6838 . . . . 5 (𝜑 → (lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) = (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
4443oveq1d 7373 . . . 4 (𝜑 → ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
4538, 44eqtrd 2771 . . 3 (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
4637, 45breqtrrd 5126 . 2 (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
471nnzd 12514 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
48 2z 12523 . . . . . 6 2 ∈ ℤ
49 1z 12521 . . . . . 6 1 ∈ ℤ
50 gcdaddm 16452 . . . . . 6 ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
5148, 49, 50mp3an13 1454 . . . . 5 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
5247, 51syl 17 . . . 4 (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
5340, 39addcomd 11335 . . . . 5 (𝜑 → (1 + (2 · 𝑁)) = ((2 · 𝑁) + 1))
5453oveq2d 7374 . . . 4 (𝜑 → (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
5552, 54eqtrd 2771 . . 3 (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
56 gcd1 16455 . . . 4 (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = 1)
5747, 56syl 17 . . 3 (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = 1)
5855, 57eqtr3d 2773 . 2 (𝜑 → (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)) = 1)
591, 5, 13, 18, 23, 24, 31, 46, 58lcmineqlem14 42292 1 (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wa 395   = wceq 1541  wcel 2113  wss 3901   class class class wbr 5098  cfv 6492  (class class class)co 7358  Fincfn 8883  cr 11025  1c1 11027   + caddc 11029   · cmul 11031  cmin 11364  cn 12145  2c2 12200  cz 12488  ...cfz 13423  Ccbc 14225  cdvds 16179   gcd cgcd 16421   lcm clcm 16515  lcmclcmf 16516
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1796  ax-4 1810  ax-5 1911  ax-6 1968  ax-7 2009  ax-8 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2184  ax-ext 2708  ax-rep 5224  ax-sep 5241  ax-nul 5251  ax-pow 5310  ax-pr 5377  ax-un 7680  ax-inf2 9550  ax-cc 10345  ax-cnex 11082  ax-resscn 11083  ax-1cn 11084  ax-icn 11085  ax-addcl 11086  ax-addrcl 11087  ax-mulcl 11088  ax-mulrcl 11089  ax-mulcom 11090  ax-addass 11091  ax-mulass 11092  ax-distr 11093  ax-i2m1 11094  ax-1ne0 11095  ax-1rid 11096  ax-rnegex 11097  ax-rrecex 11098  ax-cnre 11099  ax-pre-lttri 11100  ax-pre-lttrn 11101  ax-pre-ltadd 11102  ax-pre-mulgt0 11103  ax-pre-sup 11104  ax-addf 11105
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1781  df-nf 1785  df-sb 2068  df-mo 2539  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2811  df-nfc 2885  df-ne 2933  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3350  df-reu 3351  df-rab 3400  df-v 3442  df-sbc 3741  df-csb 3850  df-dif 3904  df-un 3906  df-in 3908  df-ss 3918  df-pss 3921  df-symdif 4205  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4581  df-pr 4583  df-tp 4585  df-op 4587  df-uni 4864  df-int 4903  df-iun 4948  df-iin 4949  df-disj 5066  df-br 5099  df-opab 5161  df-mpt 5180  df-tr 5206  df-id 5519  df-eprel 5524  df-po 5532  df-so 5533  df-fr 5577  df-se 5578  df-we 5579  df-xp 5630  df-rel 5631  df-cnv 5632  df-co 5633  df-dm 5634  df-rn 5635  df-res 5636  df-ima 5637  df-pred 6259  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6494  df-fn 6495  df-f 6496  df-f1 6497  df-fo 6498  df-f1o 6499  df-fv 6500  df-isom 6501  df-riota 7315  df-ov 7361  df-oprab 7362  df-mpo 7363  df-of 7622  df-ofr 7623  df-om 7809  df-1st 7933  df-2nd 7934  df-supp 8103  df-frecs 8223  df-wrecs 8254  df-recs 8303  df-rdg 8341  df-1o 8397  df-2o 8398  df-oadd 8401  df-omul 8402  df-er 8635  df-map 8765  df-pm 8766  df-ixp 8836  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-fin 8887  df-fsupp 9265  df-fi 9314  df-sup 9345  df-inf 9346  df-oi 9415  df-dju 9813  df-card 9851  df-acn 9854  df-pnf 11168  df-mnf 11169  df-xr 11170  df-ltxr 11171  df-le 11172  df-sub 11366  df-neg 11367  df-div 11795  df-nn 12146  df-2 12208  df-3 12209  df-4 12210  df-5 12211  df-6 12212  df-7 12213  df-8 12214  df-9 12215  df-n0 12402  df-z 12489  df-dec 12608  df-uz 12752  df-q 12862  df-rp 12906  df-xneg 13026  df-xadd 13027  df-xmul 13028  df-ioo 13265  df-ioc 13266  df-ico 13267  df-icc 13268  df-fz 13424  df-fzo 13571  df-fl 13712  df-mod 13790  df-seq 13925  df-exp 13985  df-fac 14197  df-bc 14226  df-hash 14254  df-cj 15022  df-re 15023  df-im 15024  df-sqrt 15158  df-abs 15159  df-limsup 15394  df-clim 15411  df-rlim 15412  df-sum 15610  df-prod 15827  df-dvds 16180  df-gcd 16422  df-lcm 16517  df-lcmf 16518  df-struct 17074  df-sets 17091  df-slot 17109  df-ndx 17121  df-base 17137  df-ress 17158  df-plusg 17190  df-mulr 17191  df-starv 17192  df-sca 17193  df-vsca 17194  df-ip 17195  df-tset 17196  df-ple 17197  df-ds 17199  df-unif 17200  df-hom 17201  df-cco 17202  df-rest 17342  df-topn 17343  df-0g 17361  df-gsum 17362  df-topgen 17363  df-pt 17364  df-prds 17367  df-xrs 17423  df-qtop 17428  df-imas 17429  df-xps 17431  df-mre 17505  df-mrc 17506  df-acs 17508  df-mgm 18565  df-sgrp 18644  df-mnd 18660  df-submnd 18709  df-mulg 18998  df-cntz 19246  df-cmn 19711  df-psmet 21301  df-xmet 21302  df-met 21303  df-bl 21304  df-mopn 21305  df-fbas 21306  df-fg 21307  df-cnfld 21310  df-top 22838  df-topon 22855  df-topsp 22877  df-bases 22890  df-cld 22963  df-ntr 22964  df-cls 22965  df-nei 23042  df-lp 23080  df-perf 23081  df-cn 23171  df-cnp 23172  df-haus 23259  df-cmp 23331  df-tx 23506  df-hmeo 23699  df-fil 23790  df-fm 23882  df-flim 23883  df-flf 23884  df-xms 24264  df-ms 24265  df-tms 24266  df-cncf 24827  df-ovol 25421  df-vol 25422  df-mbf 25576  df-itg1 25577  df-itg2 25578  df-ibl 25579  df-itg 25580  df-0p 25627  df-limc 25823  df-dv 25824
This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  42298
  Copyright terms: Public domain W3C validator