Theorem nzin 44957

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 16317	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∥ 𝑛 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
2		dvdszrcl 16317	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑁 ∥ 𝑛 → (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
3	1, 2	anim12i 624	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
4		anandir 689	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ↔ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
5	3, 4	sylibr 237	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
6	5	ancomd 466	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)))
7		lcmdvds 16668	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
8	7	3expb 1136	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
9	6, 8	mpcom 39	. . . . 5 ⊢ ((𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
10		elin 3929	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})))
11		reldvds 44954	. . . . . . . 8 ⊢ Rel ∥
12		elrelimasn 6091	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛))
13	11, 12	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛)
14		elrelimasn 6091	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ 𝑛))
15	11, 14	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ 𝑛)
16	13, 15	anbi12i 639	. . . . . 6 ⊢ ((𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛))
17	10, 16	bitri 278	. . . . 5 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀 ∥ 𝑛 ∧ 𝑁 ∥ 𝑛))
18		elrelimasn 6091	. . . . . 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 295	. . . 4 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) → 𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
21	20	ssriv 3949	. . 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 16658	. . . . . 6 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
26	23, 24, 25	syl2anc 595	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
27	26	simpld 499	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
28		lcmcl 16661	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
29	23, 24, 28	syl2anc 595	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
30	29	nn0zd 12618	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
31	30, 23	nzss 44956	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
32	27, 31	mpbird 260	. . 3 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}))
33	26	simprd 500	. . . 4 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
34	30, 24	nzss 44956	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
35	33, 34	mpbird 260	. . 3 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}))
36	32, 35	ssind 4201	. 2 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})))
37	22, 36	eqssd 3962	1 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1567   ∈ wcel 2149   ∩ cin 3912   ⊆ wss 3913  {csn 4594   class class class wbr 5113   “ cima 5667  Rel wrel 5669  (class class class)co 7413  ℕ₀cn0 12506  ℤcz 12593   ∥ cdvds 16312   lcm clcm 16648

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5273  ax-pow 5339  ax-pr 5407  ax-un 7735  ax-cnex 11158  ax-resscn 11159  ax-1cn 11160  ax-icn 11161  ax-addcl 11162  ax-addrcl 11163  ax-mulcl 11164  ax-mulrcl 11165  ax-mulcom 11166  ax-addass 11167  ax-mulass 11168  ax-distr 11169  ax-i2m1 11170  ax-1ne0 11171  ax-1rid 11172  ax-rnegex 11173  ax-rrecex 11174  ax-cnre 11175  ax-pre-lttri 11176  ax-pre-lttrn 11177  ax-pre-ltadd 11178  ax-pre-mulgt0 11179  ax-pre-sup 11180

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5559  df-eprel 5564  df-po 5572  df-so 5573  df-fr 5617  df-we 5619  df-xp 5670  df-rel 5671  df-cnv 5672  df-co 5673  df-dm 5674  df-rn 5675  df-res 5676  df-ima 5677  df-pred 6305  df-ord 6366  df-on 6367  df-lim 6368  df-suc 6369  df-iota 6495  df-fun 6541  df-fn 6542  df-f 6543  df-f1 6544  df-fo 6545  df-f1o 6546  df-fv 6547  df-riota 7370  df-ov 7416  df-oprab 7417  df-mpo 7418  df-om 7865  df-2nd 7989  df-frecs 8280  df-wrecs 8311  df-recs 8360  df-rdg 8399  df-er 8696  df-en 8946  df-dom 8947  df-sdom 8948  df-sup 9404  df-inf 9405  df-pnf 11247  df-mnf 11248  df-xr 11249  df-ltxr 11250  df-le 11251  df-sub 11445  df-neg 11446  df-div 11874  df-nn 12236  df-2 12305  df-3 12306  df-n0 12507  df-z 12594  df-uz 12865  df-rp 13019  df-fl 13827  df-mod 13905  df-seq 14040  df-exp 14100  df-cj 15152  df-re 15153  df-im 15154  df-sqrt 15288  df-abs 15289  df-dvds 16313  df-gcd 16555  df-lcm 16650

This theorem is referenced by:  nzprmdif  44958