Theorem lcmineqlem20 42848

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 12259	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
3		2nn0 12532	. . . . . 6 ⊢ 2 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
5	1	nnnn0d 12576	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
6	4, 5	nn0mulcld 12581	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
7		2re 12326	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℝ
8		reexpcl 14127	. . . . 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 11250	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ∈ ℝ)
12	7	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
13	12, 2	remulcld 11250	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
14		1red 11220	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
15	13, 14	readdcld 11249	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℝ)
16		2nn 12325	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℕ
17	16	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
18	17, 1	nnmulcld 12300	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
19	5	nn0ge0d 12579	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 0 ≤ 𝑁)
20	17	nnge1d 12295	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 2)
21	2, 12, 19, 20	lemulge12d 12164	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ≤ (2 · 𝑁))
22	18, 5, 21	bccl2d 42791	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℕ)
23	22	nnred 12259	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℝ)
24	15, 23	remulcld 11250	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℝ)
25	2, 24	remulcld 11250	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))) ∈ ℝ)
26		fz1ssnn 13595	. . . . 5 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
27		fzfi 14021	. . . . 5 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
28		lcmfnncl 16704	. . . . 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 12259	. 2 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℝ)
32	5	lcmineqlem17 42845	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑(2 · 𝑁)) ≤ (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁)))
33	1	nnrpd 13069	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ+)
34	10, 24, 33	lemul2d 13115	. . 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 11248	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ)
37	15	recnd 11248	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℂ)
38	23	recnd 11248	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁)C𝑁) ∈ ℂ)
39	36, 37, 38	mulassd 11243	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) = (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))))
40	1	lcmineqlem19 42847	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
41	18	peano2nnd 12261	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ)
42	1, 41	nnmulcld 12300	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℕ)
43	42, 22	nnmulcld 12300	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℕ)
44	43	nnzd 12628	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝑁 · ((2 · 𝑁) + 1)) · ((2 · 𝑁)C𝑁)) ∈ ℤ)
45		dvdsle 16385	. . . . 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 5137	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (((2 · 𝑁) + 1) · ((2 · 𝑁)C𝑁))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
49	11, 25, 31, 35, 48	letrd 11378	1 ⊢ (𝜑 → (𝑁 · (2↑(2 · 𝑁))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))

This proof depends on syntax axioms:   → wi 4   ∈ wcel 2146   ⊆ wss 3906   class class class wbr 5111  ‘cfv 6540  (class class class)co 7416  Fincfn 8945  ℝcr 11110  1c1 11112   + caddc 11114   · cmul 11116   ≤ cle 11255  ℕcn 12244  2c2 12306  ℕ₀cn0 12515  ℤcz 12602  ...cfz 13546  ↑cexp 14110  Ccbc 14351   ∥ cdvds 16327  lcmclcmf 16664

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 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2195  ax-12 2216  ax-ext 2737  ax-rep 5240  ax-sep 5259  ax-nul 5271  ax-pow 5338  ax-pr 5406  ax-un 7738  ax-inf2 9613  ax-cc 10430  ax-cnex 11167  ax-resscn 11168  ax-1cn 11169  ax-icn 11170  ax-addcl 11171  ax-addrcl 11172  ax-mulcl 11173  ax-mulrcl 11174  ax-mulcom 11175  ax-addass 11176  ax-mulass 11177  ax-distr 11178  ax-i2m1 11179  ax-1ne0 11180  ax-1rid 11181  ax-rnegex 11182  ax-rrecex 11183  ax-cnre 11184  ax-pre-lttri 11185  ax-pre-lttrn 11186  ax-pre-ltadd 11187  ax-pre-mulgt0 11188  ax-pre-sup 11189  ax-addf 11190

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 2569  df-eu 2599  df-clab 2744  df-cleq 2757  df-clel 2840  df-nfc 2914  df-ne 2961  df-nel 3067  df-ral 3082  df-rex 3092  df-rmo 3371  df-reu 3372  df-rab 3419  df-v 3459  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-symdif 4206  df-nul 4287  df-if 4490  df-pw 4566  df-sn 4592  df-pr 4594  df-tp 4596  df-op 4598  df-uni 4875  df-int 4915  df-iun 4960  df-iin 4961  df-disj 5079  df-br 5112  df-opab 5176  df-mpt 5195  df-tr 5221  df-id 5558  df-eprel 5563  df-po 5571  df-so 5572  df-fr 5616  df-se 5617  df-we 5618  df-xp 5669  df-rel 5670  df-cnv 5671  df-co 5672  df-dm 5673  df-rn 5674  df-res 5675  df-ima 5676  df-pred 6306  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6496  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 7373  df-ov 7419  df-oprab 7420  df-mpo 7421  df-of 7680  df-ofr 7681  df-om 7865  df-1st 7988  df-2nd 7989  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 8898  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-fin 8949  df-fsupp 9325  df-fi 9374  df-sup 9405  df-inf 9406  df-oi 9475  df-dju 9899  df-card 9937  df-acn 9940  df-pnf 11256  df-mnf 11257  df-xr 11258  df-ltxr 11259  df-le 11260  df-sub 11454  df-neg 11455  df-div 11883  df-nn 12245  df-2 12314  df-3 12315  df-4 12316  df-5 12317  df-6 12318  df-7 12319  df-8 12320  df-9 12321  df-n0 12516  df-z 12603  df-dec 12723  df-uz 12874  df-q 12984  df-rp 13028  df-xneg 13148  df-xadd 13149  df-xmul 13150  df-ioo 13387  df-ioc 13388  df-ico 13389  df-icc 13390  df-fz 13547  df-fzo 13695  df-fl 13838  df-mod 13916  df-seq 14051  df-exp 14111  df-fac 14323  df-bc 14352  df-hash 14380  df-cj 15169  df-re 15170  df-im 15171  df-sqrt 15305  df-abs 15306  df-limsup 15541  df-clim 15558  df-rlim 15559  df-sum 15757  df-prod 15976  df-dvds 16328  df-gcd 16570  df-lcm 16665  df-lcmf 16666  df-struct 17224  df-sets 17241  df-slot 17259  df-ndx 17271  df-base 17287  df-ress 17308  df-plusg 17340  df-mulr 17341  df-starv 17342  df-sca 17343  df-vsca 17344  df-ip 17345  df-tset 17346  df-ple 17347  df-ds 17349  df-unif 17350  df-hom 17351  df-cco 17352  df-rest 17492  df-topn 17493  df-0g 17511  df-gsum 17512  df-topgen 17513  df-pt 17514  df-prds 17517  df-xrs 17573  df-qtop 17578  df-imas 17579  df-xps 17581  df-mre 17655  df-mrc 17656  df-acs 17658  df-mgm 18715  df-sgrp 18798  df-mnd 18814  df-submnd 18865  df-mulg 19157  df-cntz 19410  df-cmn 19875  df-psmet 21543  df-xmet 21544  df-met 21545  df-bl 21546  df-mopn 21547  df-fbas 21548  df-fg 21549  df-cnfld 21552  df-top 23080  df-topon 23097  df-topsp 23119  df-bases 23132  df-cld 23205  df-ntr 23206  df-cls 23207  df-nei 23284  df-lp 23322  df-perf 23323  df-cn 23413  df-cnp 23414  df-haus 23501  df-cmp 23573  df-tx 23748  df-hmeo 23941  df-fil 24032  df-fm 24124  df-flim 24125  df-flf 24126  df-xms 24506  df-ms 24507  df-tms 24508  df-cncf 25066  df-ovol 25652  df-vol 25653  df-mbf 25807  df-itg1 25808  df-itg2 25809  df-ibl 25810  df-itg 25811  df-0p 25858  df-limc 26054  df-dv 26055

This theorem is used by:  lcmineqlem21  42849