Theorem lcmineqlem19 41455

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 12307	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℕ
3	2	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
4	3, 1	nnmulcld 12287	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
5	4	peano2nnd 12251	. 2 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ)
6	1	nnnn0d 12554	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
7	1	nnred 12249	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
8		2re 12308	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℝ
9	8	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
10	6	nn0ge0d 12557	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑁)
11	3	nnge1d 12282	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 2)
12	7, 9, 10, 11	lemulge12d 12174	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≤ (2 · 𝑁))
13	4, 6, 12	bccl2d 41399	. 2 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ)
14		fz1ssnn 13556	. . . 4 ⊢ (1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ
15		fzfi 13961	. . . 4 ⊢ (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin
16		lcmfnncl 16591	. . . 4 ⊢ (((1...(2 · 𝑁)) ⊆ ℕ ∧ (1...(2 · 𝑁)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
17	14, 15, 16	mp2an 691	. . 3 ⊢ (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ
18	17	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℕ)
19		fz1ssnn 13556	. . . 4 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
20		fzfi 13961	. . . 4 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
21		lcmfnncl 16591	. . . 4 ⊢ (((1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
22	19, 20, 21	mp2an 691	. . 3 ⊢ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ
23	22	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
24	1, 4, 12	lcmineqlem16 41452	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
25	1	lcmineqlem18 41454	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) = (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
26	1	peano2nnd 12251	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 + 1) ∈ ℕ)
27	9, 7	remulcld 11266	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
28		1red 11237	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
29	7, 27, 28, 12	leadd1dd 11850	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 + 1) ≤ ((2 · 𝑁) + 1))
30	26, 5, 29	lcmineqlem16 41452	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 + 1) · (((2 · 𝑁) + 1)C(𝑁 + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
31	25, 30	eqbrtrrd 5166	. 2 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
32	18	nnzd 12607	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ)
33	5	nnzd 12607	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ)
34	32, 33	jca 511	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ))
35		dvdslcm 16560	. . . . 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 494	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
38	5	lcmfunnnd 41420	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
39	27	recnd 11264	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
40		1cnd 11231	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
41	39, 40	pncand 11594	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) − 1) = (2 · 𝑁))
42	41	oveq2d 7430	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1)) = (1...(2 · 𝑁)))
43	42	fveq2d 6895	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) = (lcm‘(1...(2 · 𝑁))))
44	43	oveq1d 7429	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 1) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
45	38, 44	eqtrd 2767	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) = ((lcm‘(1...(2 · 𝑁))) lcm ((2 · 𝑁) + 1)))
46	37, 45	breqtrrd 5170	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(2 · 𝑁))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
47	1	nnzd 12607	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
48		2z 12616	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℤ
49		1z 12614	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℤ
50		gcdaddm 16491	. . . . . 6 ⊢ ((2 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ) → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))))
51	48, 49, 50	mp3an13 1449	. . . . 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 11438	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (1 + (2 · 𝑁)) = ((2 · 𝑁) + 1))
54	53	oveq2d 7430	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd (1 + (2 · 𝑁))) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
55	52, 54	eqtrd 2767	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)))
56		gcd1 16494	. . . 4 ⊢ (𝑁 ∈ ℤ → (𝑁 gcd 1) = 1)
57	47, 56	syl 17	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd 1) = 1)
58	55, 57	eqtr3d 2769	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 gcd ((2 · 𝑁) + 1)) = 1)
59	1, 5, 13, 18, 23, 24, 31, 46, 58	lcmineqlem14 41450	1 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   = wceq 1534   ∈ wcel 2099   ⊆ wss 3944   class class class wbr 5142  ‘cfv 6542  (class class class)co 7414  Fincfn 8955  ℝcr 11129  1c1 11131   + caddc 11133   · cmul 11135   − cmin 11466  ℕcn 12234  2c2 12289  ℤcz 12580  ...cfz 13508  Ccbc 14285   ∥ cdvds 16222   gcd cgcd 16460   lcm clcm 16550  lcmclcmf 16551

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 9656  ax-cc 10450  ax-cnex 11186  ax-resscn 11187  ax-1cn 11188  ax-icn 11189  ax-addcl 11190  ax-addrcl 11191  ax-mulcl 11192  ax-mulrcl 11193  ax-mulcom 11194  ax-addass 11195  ax-mulass 11196  ax-distr 11197  ax-i2m1 11198  ax-1ne0 11199  ax-1rid 11200  ax-rnegex 11201  ax-rrecex 11202  ax-cnre 11203  ax-pre-lttri 11204  ax-pre-lttrn 11205  ax-pre-ltadd 11206  ax-pre-mulgt0 11207  ax-pre-sup 11208  ax-addf 11209

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 8838  df-pm 8839  df-ixp 8908  df-en 8956  df-dom 8957  df-sdom 8958  df-fin 8959  df-fsupp 9378  df-fi 9426  df-sup 9457  df-inf 9458  df-oi 9525  df-dju 9916  df-card 9954  df-acn 9957  df-pnf 11272  df-mnf 11273  df-xr 11274  df-ltxr 11275  df-le 11276  df-sub 11468  df-neg 11469  df-div 11894  df-nn 12235  df-2 12297  df-3 12298  df-4 12299  df-5 12300  df-6 12301  df-7 12302  df-8 12303  df-9 12304  df-n0 12495  df-z 12581  df-dec 12700  df-uz 12845  df-q 12955  df-rp 12999  df-xneg 13116  df-xadd 13117  df-xmul 13118  df-ioo 13352  df-ioc 13353  df-ico 13354  df-icc 13355  df-fz 13509  df-fzo 13652  df-fl 13781  df-mod 13859  df-seq 13991  df-exp 14051  df-fac 14257  df-bc 14286  df-hash 14314  df-cj 15070  df-re 15071  df-im 15072  df-sqrt 15206  df-abs 15207  df-limsup 15439  df-clim 15456  df-rlim 15457  df-sum 15657  df-prod 15874  df-dvds 16223  df-gcd 16461  df-lcm 16552  df-lcmf 16553  df-struct 17107  df-sets 17124  df-slot 17142  df-ndx 17154  df-base 17172  df-ress 17201  df-plusg 17237  df-mulr 17238  df-starv 17239  df-sca 17240  df-vsca 17241  df-ip 17242  df-tset 17243  df-ple 17244  df-ds 17246  df-unif 17247  df-hom 17248  df-cco 17249  df-rest 17395  df-topn 17396  df-0g 17414  df-gsum 17415  df-topgen 17416  df-pt 17417  df-prds 17420  df-xrs 17475  df-qtop 17480  df-imas 17481  df-xps 17483  df-mre 17557  df-mrc 17558  df-acs 17560  df-mgm 18591  df-sgrp 18670  df-mnd 18686  df-submnd 18732  df-mulg 19015  df-cntz 19259  df-cmn 19728  df-psmet 21258  df-xmet 21259  df-met 21260  df-bl 21261  df-mopn 21262  df-fbas 21263  df-fg 21264  df-cnfld 21267  df-top 22783  df-topon 22800  df-topsp 22822  df-bases 22836  df-cld 22910  df-ntr 22911  df-cls 22912  df-nei 22989  df-lp 23027  df-perf 23028  df-cn 23118  df-cnp 23119  df-haus 23206  df-cmp 23278  df-tx 23453  df-hmeo 23646  df-fil 23737  df-fm 23829  df-flim 23830  df-flf 23831  df-xms 24213  df-ms 24214  df-tms 24215  df-cncf 24785  df-ovol 25380  df-vol 25381  df-mbf 25535  df-itg1 25536  df-itg2 25537  df-ibl 25538  df-itg 25539  df-0p 25586  df-limc 25782  df-dv 25783

This theorem is referenced by:  lcmineqlem20  41456