Mathbox for metakunt < Previous   Next > Nearby theorems Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  lcmineqlem4 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem lcmineqlem4 39281
 Description: Part of lcm inequality lemma, this part eventually shows that F times the least common multiple of 1 to n is an integer. F is found in lcmineqlem6 39283. (Contributed by metakunt, 10-May-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
lcmineqlem4.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
lcmineqlem4.2 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
lcmineqlem4.3 (𝜑𝑀𝑁)
lcmineqlem4.4 (𝜑𝐾 ∈ (0...(𝑁𝑀)))
Assertion
Ref Expression
lcmineqlem4 (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 + 𝐾)) ∈ ℤ)

Proof of Theorem lcmineqlem4
Dummy variable 𝑘 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 breq1 5045 . . . 4 (𝑘 = (𝑀 + 𝐾) → (𝑘 ∥ (lcm‘(1...𝑁)) ↔ (𝑀 + 𝐾) ∥ (lcm‘(1...𝑁))))
2 fzssz 12904 . . . . . . 7 (1...𝑁) ⊆ ℤ
3 fzfi 13335 . . . . . . 7 (1...𝑁) ∈ Fin
42, 3pm3.2i 474 . . . . . 6 ((1...𝑁) ⊆ ℤ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin)
54a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → ((1...𝑁) ⊆ ℤ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin))
6 dvdslcmf 15964 . . . . 5 (((1...𝑁) ⊆ ℤ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin) → ∀𝑘 ∈ (1...𝑁)𝑘 ∥ (lcm‘(1...𝑁)))
75, 6syl 17 . . . 4 (𝜑 → ∀𝑘 ∈ (1...𝑁)𝑘 ∥ (lcm‘(1...𝑁)))
8 1zzd 12001 . . . . 5 (𝜑 → 1 ∈ ℤ)
9 lcmineqlem4.2 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
109nnzd 12074 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
11 0zd 11981 . . . . 5 (𝜑 → 0 ∈ ℤ)
12 lcmineqlem4.1 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
1312nnzd 12074 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
1413, 10zsubcld 12080 . . . . 5 (𝜑 → (𝑁𝑀) ∈ ℤ)
159nnred 11640 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
1615leidd 11195 . . . . . 6 (𝜑𝑀𝑀)
17 fznn 12970 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀 ∈ (1...𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀𝑀)))
1810, 17syl 17 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 ∈ (1...𝑀) ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀𝑀)))
199, 16, 18mpbir2and 712 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ (1...𝑀))
20 lcmineqlem4.4 . . . . 5 (𝜑𝐾 ∈ (0...(𝑁𝑀)))
21 1cnd 10625 . . . . . . 7 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
2221addid1d 10829 . . . . . 6 (𝜑 → (1 + 0) = 1)
2322eqcomd 2828 . . . . 5 (𝜑 → 1 = (1 + 0))
2412nncnd 11641 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
259nncnd 11641 . . . . . . 7 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
2624, 25npcand 10990 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑁𝑀) + 𝑀) = 𝑁)
27 eqcom 2829 . . . . . . . . 9 (((𝑁𝑀) + 𝑀) = 𝑁𝑁 = ((𝑁𝑀) + 𝑀))
2827a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝑁𝑀) + 𝑀) = 𝑁𝑁 = ((𝑁𝑀) + 𝑀)))
2924, 25jca 515 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ))
30 subcl 10874 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ) → (𝑁𝑀) ∈ ℂ)
3129, 30syl 17 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁𝑀) ∈ ℂ)
3231, 25jca 515 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑁𝑀) ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ))
33 addcom 10815 . . . . . . . . . 10 (((𝑁𝑀) ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℂ) → ((𝑁𝑀) + 𝑀) = (𝑀 + (𝑁𝑀)))
3432, 33syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑁𝑀) + 𝑀) = (𝑀 + (𝑁𝑀)))
35 eqeq2 2834 . . . . . . . . 9 (((𝑁𝑀) + 𝑀) = (𝑀 + (𝑁𝑀)) → (𝑁 = ((𝑁𝑀) + 𝑀) ↔ 𝑁 = (𝑀 + (𝑁𝑀))))
3634, 35syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 = ((𝑁𝑀) + 𝑀) ↔ 𝑁 = (𝑀 + (𝑁𝑀))))
3728, 36bitrd 282 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑁𝑀) + 𝑀) = 𝑁𝑁 = (𝑀 + (𝑁𝑀))))
3837pm5.74i 274 . . . . . 6 ((𝜑 → ((𝑁𝑀) + 𝑀) = 𝑁) ↔ (𝜑𝑁 = (𝑀 + (𝑁𝑀))))
3926, 38mpbi 233 . . . . 5 (𝜑𝑁 = (𝑀 + (𝑁𝑀)))
408, 10, 11, 14, 19, 20, 23, 39fzadd2d 39223 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 + 𝐾) ∈ (1...𝑁))
411, 7, 40rspcdva 3600 . . 3 (𝜑 → (𝑀 + 𝐾) ∥ (lcm‘(1...𝑁)))
42 fz1ssnn 12933 . . . . . . 7 (1...𝑁) ⊆ ℕ
4342, 3pm3.2i 474 . . . . . 6 ((1...𝑁) ⊆ ℕ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin)
44 lcmfnncl 15962 . . . . . 6 (((1...𝑁) ⊆ ℕ ∧ (1...𝑁) ∈ Fin) → (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ)
4543, 44ax-mp 5 . . . . 5 (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ
4645a1i 11 . . . 4 (𝜑 → (lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ)
47 elfznn0 12995 . . . . . 6 (𝐾 ∈ (0...(𝑁𝑀)) → 𝐾 ∈ ℕ0)
4820, 47syl 17 . . . . 5 (𝜑𝐾 ∈ ℕ0)
49 nnnn0addcl 11915 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝐾 ∈ ℕ0) → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℕ)
509, 48, 49syl2anc 587 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 + 𝐾) ∈ ℕ)
51 nndivdvds 15607 . . . 4 (((lcm‘(1...𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑀 + 𝐾) ∈ ℕ) → ((𝑀 + 𝐾) ∥ (lcm‘(1...𝑁)) ↔ ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 + 𝐾)) ∈ ℕ))
5246, 50, 51syl2anc 587 . . 3 (𝜑 → ((𝑀 + 𝐾) ∥ (lcm‘(1...𝑁)) ↔ ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 + 𝐾)) ∈ ℕ))
5341, 52mpbid 235 . 2 (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 + 𝐾)) ∈ ℕ)
5453nnzd 12074 1 (𝜑 → ((lcm‘(1...𝑁)) / (𝑀 + 𝐾)) ∈ ℤ)
 Colors of variables: wff setvar class Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2114  ∀wral 3130   ⊆ wss 3908   class class class wbr 5042  ‘cfv 6334  (class class class)co 7140  Fincfn 8496  ℂcc 10524  0cc0 10526  1c1 10527   + caddc 10529   ≤ cle 10665   − cmin 10859   / cdiv 11286  ℕcn 11625  ℕ0cn0 11885  ℤcz 11969  ...cfz 12885   ∥ cdvds 15598  lcmclcmf 15922 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 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2116  ax-9 2124  ax-10 2145  ax-11 2161  ax-12 2178  ax-ext 2794  ax-rep 5166  ax-sep 5179  ax-nul 5186  ax-pow 5243  ax-pr 5307  ax-un 7446  ax-inf2 9092  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604 This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2622  df-eu 2653  df-clab 2801  df-cleq 2815  df-clel 2894  df-nfc 2962  df-ne 3012  df-nel 3116  df-ral 3135  df-rex 3136  df-reu 3137  df-rmo 3138  df-rab 3139  df-v 3471  df-sbc 3748  df-csb 3856  df-dif 3911  df-un 3913  df-in 3915  df-ss 3925  df-pss 3927  df-nul 4266  df-if 4440  df-pw 4513  df-sn 4540  df-pr 4542  df-tp 4544  df-op 4546  df-uni 4814  df-int 4852  df-iun 4896  df-br 5043  df-opab 5105  df-mpt 5123  df-tr 5149  df-id 5437  df-eprel 5442  df-po 5451  df-so 5452  df-fr 5491  df-se 5492  df-we 5493  df-xp 5538  df-rel 5539  df-cnv 5540  df-co 5541  df-dm 5542  df-rn 5543  df-res 5544  df-ima 5545  df-pred 6126  df-ord 6172  df-on 6173  df-lim 6174  df-suc 6175  df-iota 6293  df-fun 6336  df-fn 6337  df-f 6338  df-f1 6339  df-fo 6340  df-f1o 6341  df-fv 6342  df-isom 6343  df-riota 7098  df-ov 7143  df-oprab 7144  df-mpo 7145  df-om 7566  df-1st 7675  df-2nd 7676  df-wrecs 7934  df-recs 7995  df-rdg 8033  df-1o 8089  df-oadd 8093  df-er 8276  df-en 8497  df-dom 8498  df-sdom 8499  df-fin 8500  df-sup 8894  df-inf 8895  df-oi 8962  df-card 9356  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-n0 11886  df-z 11970  df-uz 12232  df-rp 12378  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-seq 13365  df-exp 13426  df-hash 13687  df-cj 14449  df-re 14450  df-im 14451  df-sqrt 14585  df-abs 14586  df-clim 14836  df-prod 15251  df-dvds 15599  df-lcmf 15924 This theorem is referenced by:  lcmineqlem6  39283
 Copyright terms: Public domain W3C validator