Theorem lcmineqlem22 42082

Description: The lcm inequality lemma without base cases 7 and 8. (Contributed by metakunt, 12-May-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
lcmineqlem22.1	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
lcmineqlem22.2	⊢ (𝜑 → 4 ≤ 𝑁)

Assertion

Ref	Expression
lcmineqlem22	⊢ (𝜑 → ((2↑((2 · 𝑁) + 1)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∧ (2↑((2 · 𝑁) + 2)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2)))))

Proof of Theorem lcmineqlem22

Step	Hyp	Ref	Expression
1		2re 12196	. . . . 5 ⊢ 2 ∈ ℝ
2	1	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
3		2nn0 12395	. . . . . . 7 ⊢ 2 ∈ ℕ0
4	3	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ0)
5		lcmineqlem22.1	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
6	5	nnnn0d 12439	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
7	4, 6	nn0mulcld 12444	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ0)
8		1nn0 12394	. . . . . 6 ⊢ 1 ∈ ℕ0
9	8	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℕ0)
10	7, 9	nn0addcld 12443	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℕ0)
11	2, 10	reexpcld 14067	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 1)) ∈ ℝ)
12	7, 4	nn0addcld 12443	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 2) ∈ ℕ0)
13	2, 12	reexpcld 14067	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 2)) ∈ ℝ)
14		fz1ssnn 13452	. . . . . 6 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ
15		fzfi 13876	. . . . . 6 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin
16		lcmfnncl 16537	. . . . . 6 ⊢ (((1...((2 · 𝑁) + 1)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 1)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
17	14, 15, 16	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ
18	17	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℕ)
19	18	nnred 12137	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℝ)
20		1red 11110	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
21	5	nnred 12137	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℝ)
22	2, 21	remulcld 11139	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
23		1lt2 12288	. . . . . . 7 ⊢ 1 < 2
24	23	a1i 11	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 1 < 2)
25	20, 2, 24	ltled 11258	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 1 ≤ 2)
26	20, 2, 22, 25	leadd2dd 11729	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ≤ ((2 · 𝑁) + 2))
27		2z 12501	. . . . . . . 8 ⊢ 2 ∈ ℤ
28	27	a1i 11	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℤ)
29	5	nnzd 12492	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
30	28, 29	zmulcld 12580	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℤ)
31	30	peano2zd 12577	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 1) ∈ ℤ)
32	30, 28	zaddcld 12578	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 2) ∈ ℤ)
33	2, 31, 32, 24	leexp2d 14156	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 1) ≤ ((2 · 𝑁) + 2) ↔ (2↑((2 · 𝑁) + 1)) ≤ (2↑((2 · 𝑁) + 2))))
34	26, 33	mpbid 232	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 1)) ≤ (2↑((2 · 𝑁) + 2)))
35		lcmineqlem22.2	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 4 ≤ 𝑁)
36	5, 35	lcmineqlem21 42081	. . 3 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 2)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
37	11, 13, 19, 34, 36	letrd 11267	. 2 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 1)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
38		fz1ssnn 13452	. . . . . 6 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 2)) ⊆ ℕ
39		fzfi 13876	. . . . . 6 ⊢ (1...((2 · 𝑁) + 2)) ∈ Fin
40		lcmfnncl 16537	. . . . . 6 ⊢ (((1...((2 · 𝑁) + 2)) ⊆ ℕ ∧ (1...((2 · 𝑁) + 2)) ∈ Fin) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℕ)
41	38, 39, 40	mp2an 692	. . . . 5 ⊢ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℕ
42	41	a1i 11	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℕ)
43	42	nnred 12137	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℝ)
44	18	nnzd 12492	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℤ)
45	44, 32	jca 511	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 2) ∈ ℤ))
46		dvdslcm 16506	. . . . . . 7 ⊢ (((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℤ ∧ ((2 · 𝑁) + 2) ∈ ℤ) → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)) ∧ ((2 · 𝑁) + 2) ∥ ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2))))
47	45, 46	syl 17	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)) ∧ ((2 · 𝑁) + 2) ∥ ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2))))
48	47	simpld 494	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)))
49		2nn 12195	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℕ
50	49	a1i 11	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
51	50, 5	nnmulcld 12175	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
52	51, 50	nnaddcld 12174	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑁) + 2) ∈ ℕ)
53	52	lcmfunnnd 42044	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) = ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 2) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)))
54	22	recnd 11137	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
55	2	recnd 11137	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
56		1cnd 11104	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
57	54, 55, 56	addsubassd 11489	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 2) − 1) = ((2 · 𝑁) + (2 − 1)))
58		2m1e1 12243	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (2 − 1) = 1
59	58	oveq2i 7357	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 · 𝑁) + (2 − 1)) = ((2 · 𝑁) + 1)
60	57, 59	eqtrdi 2782	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (((2 · 𝑁) + 2) − 1) = ((2 · 𝑁) + 1))
61	60	oveq2d 7362	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (1...(((2 · 𝑁) + 2) − 1)) = (1...((2 · 𝑁) + 1)))
62	61	fveq2d 6826	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 2) − 1))) = (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))))
63	62	oveq1d 7361	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...(((2 · 𝑁) + 2) − 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)) = ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)))
64	53, 63	eqtrd 2766	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) = ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) lcm ((2 · 𝑁) + 2)))
65	48, 64	breqtrrd 5119	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))))
66	44, 42	jca 511	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℤ ∧ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℕ))
67		dvdsle 16218	. . . . 5 ⊢ (((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∈ ℤ ∧ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) ∈ ℕ) → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2)))))
68	66, 67	syl 17	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∥ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))) → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2)))))
69	65, 68	mpd 15	. . 3 ⊢ (𝜑 → (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))))
70	13, 19, 43, 36, 69	letrd 11267	. 2 ⊢ (𝜑 → (2↑((2 · 𝑁) + 2)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2))))
71	37, 70	jca 511	1 ⊢ (𝜑 → ((2↑((2 · 𝑁) + 1)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 1))) ∧ (2↑((2 · 𝑁) + 2)) ≤ (lcm‘(1...((2 · 𝑁) + 2)))))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∈ wcel 2111   ⊆ wss 3902   class class class wbr 5091  ‘cfv 6481  (class class class)co 7346  Fincfn 8869  ℝcr 11002  1c1 11004   + caddc 11006   · cmul 11008   < clt 11143   ≤ cle 11144   − cmin 11341  ℕcn 12122  2c2 12177  4c4 12179  ℕ₀cn0 12378  ℤcz 12465  ...cfz 13404  ↑cexp 13965   ∥ cdvds 16160   lcm clcm 16496  lcmclcmf 16497

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 2113  ax-9 2121  ax-10 2144  ax-11 2160  ax-12 2180  ax-ext 2703  ax-rep 5217  ax-sep 5234  ax-nul 5244  ax-pow 5303  ax-pr 5370  ax-un 7668  ax-inf2 9531  ax-cc 10323  ax-cnex 11059  ax-resscn 11060  ax-1cn 11061  ax-icn 11062  ax-addcl 11063  ax-addrcl 11064  ax-mulcl 11065  ax-mulrcl 11066  ax-mulcom 11067  ax-addass 11068  ax-mulass 11069  ax-distr 11070  ax-i2m1 11071  ax-1ne0 11072  ax-1rid 11073  ax-rnegex 11074  ax-rrecex 11075  ax-cnre 11076  ax-pre-lttri 11077  ax-pre-lttrn 11078  ax-pre-ltadd 11079  ax-pre-mulgt0 11080  ax-pre-sup 11081  ax-addf 11082

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 2535  df-eu 2564  df-clab 2710  df-cleq 2723  df-clel 2806  df-nfc 2881  df-ne 2929  df-nel 3033  df-ral 3048  df-rex 3057  df-rmo 3346  df-reu 3347  df-rab 3396  df-v 3438  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-dif 3905  df-un 3907  df-in 3909  df-ss 3919  df-pss 3922  df-symdif 4203  df-nul 4284  df-if 4476  df-pw 4552  df-sn 4577  df-pr 4579  df-tp 4581  df-op 4583  df-uni 4860  df-int 4898  df-iun 4943  df-iin 4944  df-disj 5059  df-br 5092  df-opab 5154  df-mpt 5173  df-tr 5199  df-id 5511  df-eprel 5516  df-po 5524  df-so 5525  df-fr 5569  df-se 5570  df-we 5571  df-xp 5622  df-rel 5623  df-cnv 5624  df-co 5625  df-dm 5626  df-rn 5627  df-res 5628  df-ima 5629  df-pred 6248  df-ord 6309  df-on 6310  df-lim 6311  df-suc 6312  df-iota 6437  df-fun 6483  df-fn 6484  df-f 6485  df-f1 6486  df-fo 6487  df-f1o 6488  df-fv 6489  df-isom 6490  df-riota 7303  df-ov 7349  df-oprab 7350  df-mpo 7351  df-of 7610  df-ofr 7611  df-om 7797  df-1st 7921  df-2nd 7922  df-supp 8091  df-frecs 8211  df-wrecs 8242  df-recs 8291  df-rdg 8329  df-1o 8385  df-2o 8386  df-oadd 8389  df-omul 8390  df-er 8622  df-map 8752  df-pm 8753  df-ixp 8822  df-en 8870  df-dom 8871  df-sdom 8872  df-fin 8873  df-fsupp 9246  df-fi 9295  df-sup 9326  df-inf 9327  df-oi 9396  df-dju 9791  df-card 9829  df-acn 9832  df-pnf 11145  df-mnf 11146  df-xr 11147  df-ltxr 11148  df-le 11149  df-sub 11343  df-neg 11344  df-div 11772  df-nn 12123  df-2 12185  df-3 12186  df-4 12187  df-5 12188  df-6 12189  df-7 12190  df-8 12191  df-9 12192  df-n0 12379  df-z 12466  df-dec 12586  df-uz 12730  df-q 12844  df-rp 12888  df-xneg 13008  df-xadd 13009  df-xmul 13010  df-ioo 13246  df-ioc 13247  df-ico 13248  df-icc 13249  df-fz 13405  df-fzo 13552  df-fl 13693  df-mod 13771  df-seq 13906  df-exp 13966  df-fac 14178  df-bc 14207  df-hash 14235  df-cj 15003  df-re 15004  df-im 15005  df-sqrt 15139  df-abs 15140  df-limsup 15375  df-clim 15392  df-rlim 15393  df-sum 15591  df-prod 15808  df-dvds 16161  df-gcd 16403  df-lcm 16498  df-lcmf 16499  df-struct 17055  df-sets 17072  df-slot 17090  df-ndx 17102  df-base 17118  df-ress 17139  df-plusg 17171  df-mulr 17172  df-starv 17173  df-sca 17174  df-vsca 17175  df-ip 17176  df-tset 17177  df-ple 17178  df-ds 17180  df-unif 17181  df-hom 17182  df-cco 17183  df-rest 17323  df-topn 17324  df-0g 17342  df-gsum 17343  df-topgen 17344  df-pt 17345  df-prds 17348  df-xrs 17403  df-qtop 17408  df-imas 17409  df-xps 17411  df-mre 17485  df-mrc 17486  df-acs 17488  df-mgm 18545  df-sgrp 18624  df-mnd 18640  df-submnd 18689  df-mulg 18978  df-cntz 19227  df-cmn 19692  df-psmet 21281  df-xmet 21282  df-met 21283  df-bl 21284  df-mopn 21285  df-fbas 21286  df-fg 21287  df-cnfld 21290  df-top 22807  df-topon 22824  df-topsp 22846  df-bases 22859  df-cld 22932  df-ntr 22933  df-cls 22934  df-nei 23011  df-lp 23049  df-perf 23050  df-cn 23140  df-cnp 23141  df-haus 23228  df-cmp 23300  df-tx 23475  df-hmeo 23668  df-fil 23759  df-fm 23851  df-flim 23852  df-flf 23853  df-xms 24233  df-ms 24234  df-tms 24235  df-cncf 24796  df-ovol 25390  df-vol 25391  df-mbf 25545  df-itg1 25546  df-itg2 25547  df-ibl 25548  df-itg 25549  df-0p 25596  df-limc 25792  df-dv 25793

This theorem is referenced by:  lcmineqlem23  42083