Theorem nzin 44309

Description: The intersection of the set of multiples of m, mℤ, and those of n, nℤ, is the set of multiples of their least common multiple. Roughly Lemma 2.1(c) of https://www.mscs.dal.ca/~selinger/3343/handouts/ideals.pdf p. 5 and Problem 1(b) of https://people.math.binghamton.edu/mazur/teach/40107/40107h16sol.pdf p. 1, with mℤ and nℤ as images of the divides relation under m and n. (Contributed by Steve Rodriguez, 20-Jan-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
nzin.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
nzin.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)

Assertion

Ref	Expression
nzin	⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))

Proof of Theorem nzin

Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		dvdszrcl 16282	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∥ 𝑛 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
2		dvdszrcl 16282	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∥ 𝑛 → (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
3	1, 2	anim12i 613	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
4		anandir 677	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ↔ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
5	3, 4	sylibr 234	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
6	5	ancomd 461	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)))
7		lcmdvds 16632	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
8	7	3expb 1120	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
9	6, 8	mpcom 38	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
10		elin 3947	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})))
11		reldvds 44306	. . . . . . . 8 ⊢ Rel ∥
12		elrelimasn 6078	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛))
13	11, 12	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛)
14		elrelimasn 6078	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ 𝑛))
15	11, 14	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ 𝑛)
16	13, 15	anbi12i 628	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛))
17	10, 16	bitri 275	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛))
18		elrelimasn 6078	. . . . . 6 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
19	11, 18	ax-mp 5	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
20	9, 17, 19	3imtr4i 292	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) → 𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
21	20	ssriv 3967	. . 3 ⊢ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ⊆ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)})
22	21	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ⊆ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
23		nzin.m	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
24		nzin.n	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ)
25		dvdslcm 16622	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
26	23, 24, 25	syl2anc 584	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
27	26	simpld 494	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
28		lcmcl 16625	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
29	23, 24, 28	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
30	29	nn0zd 12619	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
31	30, 23	nzss 44308	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
32	27, 31	mpbird 257	. . 3 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}))
33	26	simprd 495	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
34	30, 24	nzss 44308	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
35	33, 34	mpbird 257	. . 3 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}))
36	32, 35	ssind 4221	. 2 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})))
37	22, 36	eqssd 3981	1 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1540   ∈ wcel 2109   ∩ cin 3930   ⊆ wss 3931  {csn 4606   class class class wbr 5124   “ cima 5662  Rel wrel 5664  (class class class)co 7410  ℕ₀cn0 12506  ℤcz 12593   ∥ cdvds 16277   lcm clcm 16612

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1795  ax-4 1809  ax-5 1910  ax-6 1967  ax-7 2008  ax-8 2111  ax-9 2119  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2178  ax-ext 2708  ax-sep 5271  ax-nul 5281  ax-pow 5340  ax-pr 5407  ax-un 7734  ax-cnex 11190  ax-resscn 11191  ax-1cn 11192  ax-icn 11193  ax-addcl 11194  ax-addrcl 11195  ax-mulcl 11196  ax-mulrcl 11197  ax-mulcom 11198  ax-addass 11199  ax-mulass 11200  ax-distr 11201  ax-i2m1 11202  ax-1ne0 11203  ax-1rid 11204  ax-rnegex 11205  ax-rrecex 11206  ax-cnre 11207  ax-pre-lttri 11208  ax-pre-lttrn 11209  ax-pre-ltadd 11210  ax-pre-mulgt0 11211  ax-pre-sup 11212

This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1543  df-fal 1553  df-ex 1780  df-nf 1784  df-sb 2066  df-mo 2540  df-eu 2569  df-clab 2715  df-cleq 2728  df-clel 2810  df-nfc 2886  df-ne 2934  df-nel 3038  df-ral 3053  df-rex 3062  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3421  df-v 3466  df-sbc 3771  df-csb 3880  df-dif 3934  df-un 3936  df-in 3938  df-ss 3948  df-pss 3951  df-nul 4314  df-if 4506  df-pw 4582  df-sn 4607  df-pr 4609  df-op 4613  df-uni 4889  df-iun 4974  df-br 5125  df-opab 5187  df-mpt 5207  df-tr 5235  df-id 5553  df-eprel 5558  df-po 5566  df-so 5567  df-fr 5611  df-we 5613  df-xp 5665  df-rel 5666  df-cnv 5667  df-co 5668  df-dm 5669  df-rn 5670  df-res 5671  df-ima 5672  df-pred 6295  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6489  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-om 7867  df-2nd 7994  df-frecs 8285  df-wrecs 8316  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8724  df-en 8965  df-dom 8966  df-sdom 8967  df-sup 9459  df-inf 9460  df-pnf 11276  df-mnf 11277  df-xr 11278  df-ltxr 11279  df-le 11280  df-sub 11473  df-neg 11474  df-div 11900  df-nn 12246  df-2 12308  df-3 12309  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12858  df-rp 13014  df-fl 13814  df-mod 13892  df-seq 14025  df-exp 14085  df-cj 15123  df-re 15124  df-im 15125  df-sqrt 15259  df-abs 15260  df-dvds 16278  df-gcd 16519  df-lcm 16614

This theorem is referenced by:  nzprmdif  44310