Theorem lcmineqlem19 40900

Description: Dividing implies inequality for lcm inequality lemma. (Contributed by metakunt, 12-May-2024.)

Hypothesis

Ref	Expression
lcmineqlem19.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)

Assertion

Ref	Expression
lcmineqlem19	⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

Proof of Theorem lcmineqlem19

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lcmineqlem19.1	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
2		2nn 12281	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℕ
3	2	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
4	3, 1	nnmulcld 12261	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
5	4	peano2nnd 12225	. 2 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ)
6	1	nnnn0d 12528	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
7	1	nnred 12223	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
8		2re 12282	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℝ
9	8	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
10	6	nn0ge0d 12531	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑁)
11	3	nnge1d 12256	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 2)
12	7, 9, 10, 11	lemulge12d 12148	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≤ (2 · 𝑁))
13	4, 6, 12	bccl2d 40845	. 2 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ)
14		fz1ssnn 13528	. . . 4 ⊢ (1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ
15		fzfi 13933	. . . 4 ⊢ (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin
16		lcmfnncl 16562	. . . 4 ⊢ (((1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ ∧ (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
17	14, 15, 16	mp2an 690	. . 3 ⊢ (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ
18	17	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
19		fz1ssnn 13528	. . . 4 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
20		fzfi 13933	. . . 4 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
21		lcmfnncl 16562	. . . 4 ⊢ (((1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
22	19, 20, 21	mp2an 690	. . 3 ⊢ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ
23	22	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
24	1, 4, 12	lcmineqlem16 40897	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
25	1	lcmineqlem18 40899	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
26	1	peano2nnd 12225	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ)
27	9, 7	remulcld 11240	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
28		1red 11211	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
29	7, 27, 28, 12	leadd1dd 11824	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 + 1) ≤ ((2 · 𝑁) + 1))
30	26, 5, 29	lcmineqlem16 40897	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
31	25, 30	eqbrtrrd 5171	. 2 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
32	18	nnzd 12581	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ)
33	5	nnzd 12581	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ)
34	32, 33	jca 512	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ))
35		dvdslcm 16531	. . . . 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))))
36	34, 35	syl 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))))
37	36	simpld 495	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
38	5	lcmfunnnd 40865	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
39	27	recnd 11238	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
40		1cnd 11205	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
41	39, 40	pncand 11568	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) − 1) = (2 · 𝑁))
42	41	oveq2d 7421	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1)) = (1...(2 · 𝑁)))
43	42	fveq2d 6892	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) = (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
44	43	oveq1d 7420	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
45	38, 44	eqtrd 2772	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
46	37, 45	breqtrrd 5175	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
47	1	nnzd 12581	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
48		2z 12590	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℤ
49		1z 12588	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℤ
50		gcdaddm 16462	. . . . . 6 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
51	48, 49, 50	mp3an13 1452	. . . . 5 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
52	47, 51	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
53	40, 39	addcomd 11412	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 + (2 · 𝑁)) = ((2 · 𝑁) + 1))
54	53	oveq2d 7421	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
55	52, 54	eqtrd 2772	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
56		gcd1 16465	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = 1)
57	47, 56	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = 1)
58	55, 57	eqtr3d 2774	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)) = 1)
59	1, 5, 13, 18, 23, 24, 31, 46, 58	lcmineqlem14 40895	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 396   = wceq 1541   ∈ wcel 2106   ⊆ wss 3947   class class class wbr 5147  ‘cfv 6540  (class class class)co 7405  Fincfn 8935  ℝcr 11105  1c1 11107   + caddc 11109   · cmul 11111   − cmin 11440  ℕcn 12208  2c2 12263  ℤcz 12554  ...cfz 13480  Ccbc 14258   ∥ cdvds 16193   gcd cgcd 16431   lcm clcm 16521  lcmclcmf 16522

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-rep 5284  ax-sep 5298  ax-nul 5305  ax-pow 5362  ax-pr 5426  ax-un 7721  ax-inf2 9632  ax-cc 10426  ax-cnex 11162  ax-resscn 11163  ax-1cn 11164  ax-icn 11165  ax-addcl 11166  ax-addrcl 11167  ax-mulcl 11168  ax-mulrcl 11169  ax-mulcom 11170  ax-addass 11171  ax-mulass 11172  ax-distr 11173  ax-i2m1 11174  ax-1ne0 11175  ax-1rid 11176  ax-rnegex 11177  ax-rrecex 11178  ax-cnre 11179  ax-pre-lttri 11180  ax-pre-lttrn 11181  ax-pre-ltadd 11182  ax-pre-mulgt0 11183  ax-pre-sup 11184  ax-addf 11185  ax-mulf 11186

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 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 6297  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6492  df-fun 6542  df-fn 6543  df-f 6544  df-f1 6545  df-fo 6546  df-f1o 6547  df-fv 6548  df-isom 6549  df-riota 7361  df-ov 7408  df-oprab 7409  df-mpo 7410  df-of 7666  df-ofr 7667  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8143  df-frecs 8262  df-wrecs 8293  df-recs 8367  df-rdg 8406  df-1o 8462  df-2o 8463  df-oadd 8466  df-omul 8467  df-er 8699  df-map 8818  df-pm 8819  df-ixp 8888  df-en 8936  df-dom 8937  df-sdom 8938  df-fin 8939  df-fsupp 9358  df-fi 9402  df-sup 9433  df-inf 9434  df-oi 9501  df-dju 9892  df-card 9930  df-acn 9933  df-pnf 11246  df-mnf 11247  df-xr 11248  df-ltxr 11249  df-le 11250  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11868  df-nn 12209  df-2 12271  df-3 12272  df-4 12273  df-5 12274  df-6 12275  df-7 12276  df-8 12277  df-9 12278  df-n0 12469  df-z 12555  df-dec 12674  df-uz 12819  df-q 12929  df-rp 12971  df-xneg 13088  df-xadd 13089  df-xmul 13090  df-ioo 13324  df-ioc 13325  df-ico 13326  df-icc 13327  df-fz 13481  df-fzo 13624  df-fl 13753  df-mod 13831  df-seq 13963  df-exp 14024  df-fac 14230  df-bc 14259  df-hash 14287  df-cj 15042  df-re 15043  df-im 15044  df-sqrt 15178  df-abs 15179  df-limsup 15411  df-clim 15428  df-rlim 15429  df-sum 15629  df-prod 15846  df-dvds 16194  df-gcd 16432  df-lcm 16523  df-lcmf 16524  df-struct 17076  df-sets 17093  df-slot 17111  df-ndx 17123  df-base 17141  df-ress 17170  df-plusg 17206  df-mulr 17207  df-starv 17208  df-sca 17209  df-vsca 17210  df-ip 17211  df-tset 17212  df-ple 17213  df-ds 17215  df-unif 17216  df-hom 17217  df-cco 17218  df-rest 17364  df-topn 17365  df-0g 17383  df-gsum 17384  df-topgen 17385  df-pt 17386  df-prds 17389  df-xrs 17444  df-qtop 17449  df-imas 17450  df-xps 17452  df-mre 17526  df-mrc 17527  df-acs 17529  df-mgm 18557  df-sgrp 18606  df-mnd 18622  df-submnd 18668  df-mulg 18945  df-cntz 19175  df-cmn 19644  df-psmet 20928  df-xmet 20929  df-met 20930  df-bl 20931  df-mopn 20932  df-fbas 20933  df-fg 20934  df-cnfld 20937  df-top 22387  df-topon 22404  df-topsp 22426  df-bases 22440  df-cld 22514  df-ntr 22515  df-cls 22516  df-nei 22593  df-lp 22631  df-perf 22632  df-cn 22722  df-cnp 22723  df-haus 22810  df-cmp 22882  df-tx 23057  df-hmeo 23250  df-fil 23341  df-fm 23433  df-flim 23434  df-flf 23435  df-xms 23817  df-ms 23818  df-tms 23819  df-cncf 24385  df-ovol 24972  df-vol 24973  df-mbf 25127  df-itg1 25128  df-itg2 25129  df-ibl 25130  df-itg 25131  df-0p 25178  df-limc 25374  df-dv 25375

This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  40901