Theorem lcmineqlem20 42914

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

Hypothesis

Ref	Expression
lcmineqlem20.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)

Assertion

Ref	Expression
lcmineqlem20	⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

Proof of Theorem lcmineqlem20

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lcmineqlem20.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
2	1	nnred 12272	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
3		2nn0 12545	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
5	1	nnnn0d 12589	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
6	4, 5	nn0mulcld 12594	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
7		2re 12339	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℝ
8		reexpcl 14142	. . . . 5 ⊢ ((2 ∈ ℝ ∧ (2 · 𝑁) ∈ ℕ0) → (2↑(2 · 𝑁)) ∈ ℝ)
9	7, 8	mpan 703	. . . 4 ⊢ ((2 · 𝑁) ∈ ℕ0 → (2↑(2 · 𝑁)) ∈ ℝ)
10	6, 9	syl 18	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ∈ ℝ)
11	2, 10	remulcld 11263	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ∈ ℝ)
12	7	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
13	12, 2	remulcld 11263	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
14		1red 11233	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
15	13, 14	readdcld 11262	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ)
16		2nn 12338	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℕ
17	16	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
18	17, 1	nnmulcld 12313	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
19	5	nn0ge0d 12592	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑁)
20	17	nnge1d 12308	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 2)
21	2, 12, 19, 20	lemulge12d 12177	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≤ (2 · 𝑁))
22	18, 5, 21	bccl2d 42857	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ)
23	22	nnred 12272	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
24	15, 23	remulcld 11263	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℝ)
25	2, 24	remulcld 11263	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))) ∈ ℝ)
26		fz1ssnn 13610	. . . . 5 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
27		fzfi 14036	. . . . 5 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
28		lcmfnncl 16719	. . . . 5 ⊢ (((1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
29	26, 27, 28	mp2an 705	. . . 4 ⊢ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ
30	29	a1i 11	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
31	30	nnred 12272	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℝ)
32	5	lcmineqlem17 42911	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
33	1	nnrpd 13084	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ+)
34	10, 24, 33	lemul2d 13130	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ↔ (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ≤ (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))))
35	32, 34	mpbid 235	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ≤ (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))))
36	2	recnd 11261	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
37	15	recnd 11261	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℂ)
38	23	recnd 11261	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ)
39	36, 37, 38	mulassd 11256	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) = (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))))
40	1	lcmineqlem19 42913	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
41	18	peano2nnd 12274	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ)
42	1, 41	nnmulcld 12313	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℕ)
43	42, 22	nnmulcld 12313	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℕ)
44	43	nnzd 12641	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℤ)
45		dvdsle 16400	. . . . 5 ⊢ ((((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℤ ∧ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ) → (((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1)))))
46	44, 30, 45	syl2anc 596	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1)))))
47	40, 46	mpd 16	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
48	39, 47	eqbrtrrd 5129	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
49	11, 25, 31, 35, 48	letrd 11391	1 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∈ wcel 2145   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103  ‘cfv 6533  (class class class)co 7413  Fincfn 8952  ℝcr 11123  1c1 11125   + caddc 11127   · cmul 11129   ≤ cle 11268  ℕcn 12257  2c2 12319  ℕ₀cn0 12528  ℤcz 12615  ...cfz 13561  ↑cexp 14125  Ccbc 14366   ∥ cdvds 16342  lcmclcmf 16679

This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2732  ax-rep 5232  ax-sep 5251  ax-nul 5263  ax-pow 5330  ax-pr 5398  ax-un 7736  ax-inf2 9620  ax-cc 10437  ax-cnex 11180  ax-resscn 11181  ax-1cn 11182  ax-icn 11183  ax-addcl 11184  ax-addrcl 11185  ax-mulcl 11186  ax-mulrcl 11187  ax-mulcom 11188  ax-addass 11189  ax-mulass 11190  ax-distr 11191  ax-i2m1 11192  ax-1ne0 11193  ax-1rid 11194  ax-rnegex 11195  ax-rrecex 11196  ax-cnre 11197  ax-pre-lttri 11198  ax-pre-lttrn 11199  ax-pre-ltadd 11200  ax-pre-mulgt0 11201  ax-pre-sup 11202  ax-addf 11203

This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2564  df-eu 2594  df-clab 2739  df-cleq 2752  df-clel 2835  df-nfc 2909  df-ne 2956  df-nel 3062  df-ral 3077  df-rex 3087  df-rmo 3365  df-reu 3366  df-rab 3413  df-v 3452  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-symdif 4199  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-tp 4589  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-iin 4954  df-disj 5071  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5550  df-eprel 5555  df-po 5563  df-so 5564  df-fr 5608  df-se 5609  df-we 5610  df-xp 5661  df-rel 5662  df-cnv 5663  df-co 5664  df-dm 5665  df-rn 5666  df-res 5667  df-ima 5668  df-pred 6299  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6535  df-fn 6536  df-f 6537  df-f1 6538  df-fo 6539  df-f1o 6540  df-fv 6541  df-isom 6542  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-of 7678  df-ofr 7679  df-om 7863  df-1st 7986  df-2nd 7987  df-supp 8159  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-1o 8455  df-2o 8456  df-oadd 8459  df-omul 8460  df-er 8696  df-map 8828  df-pm 8829  df-ixp 8905  df-en 8953  df-dom 8954  df-sdom 8955  df-fin 8956  df-fsupp 9332  df-fi 9381  df-sup 9412  df-inf 9413  df-oi 9482  df-dju 9906  df-card 9944  df-acn 9947  df-pnf 11269  df-mnf 11270  df-xr 11271  df-ltxr 11272  df-le 11273  df-sub 11467  df-neg 11468  df-div 11896  df-nn 12258  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12529  df-z 12616  df-dec 12737  df-uz 12888  df-q 12998  df-rp 13043  df-xneg 13163  df-xadd 13164  df-xmul 13165  df-ioo 13402  df-ioc 13403  df-ico 13404  df-icc 13405  df-fz 13562  df-fzo 13710  df-fl 13853  df-mod 13931  df-seq 14066  df-exp 14126  df-fac 14338  df-bc 14367  df-hash 14395  df-cj 15186  df-re 15187  df-im 15188  df-sqrt 15322  df-abs 15323  df-limsup 15558  df-clim 15575  df-rlim 15576  df-sum 15774  df-prod 15993  df-dvds 16343  df-gcd 16585  df-lcm 16680  df-lcmf 16681  df-struct 17239  df-sets 17256  df-slot 17274  df-ndx 17286  df-base 17302  df-ress 17323  df-plusg 17355  df-mulr 17356  df-starv 17357  df-sca 17358  df-vsca 17359  df-ip 17360  df-tset 17361  df-ple 17362  df-ds 17364  df-unif 17365  df-hom 17366  df-cco 17367  df-rest 17507  df-topn 17508  df-0g 17526  df-gsum 17527  df-topgen 17528  df-pt 17529  df-prds 17532  df-xrs 17588  df-qtop 17593  df-imas 17594  df-xps 17596  df-mre 17670  df-mrc 17671  df-acs 17673  df-mgm 18730  df-sgrp 18821  df-mnd 18837  df-submnd 18892  df-mulg 19191  df-cntz 19444  df-cmn 19909  df-psmet 21577  df-xmet 21578  df-met 21579  df-bl 21580  df-mopn 21581  df-fbas 21582  df-fg 21583  df-cnfld 21586  df-top 23119  df-topon 23136  df-topsp 23158  df-bases 23171  df-cld 23244  df-ntr 23245  df-cls 23246  df-nei 23323  df-lp 23361  df-perf 23362  df-cn 23452  df-cnp 23453  df-haus 23540  df-cmp 23612  df-tx 23788  df-hmeo 23981  df-fil 24072  df-fm 24164  df-flim 24165  df-flf 24166  df-xms 24546  df-ms 24547  df-tms 24548  df-cncf 25106  df-ovol 25692  df-vol 25693  df-mbf 25847  df-itg1 25848  df-itg2 25849  df-ibl 25850  df-itg 25851  df-0p 25898  df-limc 26093  df-dv 26094

This theorem is used by:  lcmineqlem21  42915