Users' Mathboxes Mathbox for Steve Rodriguez < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  nzin Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem nzin 42588
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 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
nzin.n (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
Assertion
Ref Expression
nzin (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))

Proof of Theorem nzin
Dummy variable 𝑛 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 dvdszrcl 16141 . . . . . . . . 9 (𝑀𝑛 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
2 dvdszrcl 16141 . . . . . . . . 9 (𝑁𝑛 → (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
31, 2anim12i 613 . . . . . . . 8 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
4 anandir 675 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ↔ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
53, 4sylibr 233 . . . . . . 7 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
65ancomd 462 . . . . . 6 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)))
7 lcmdvds 16484 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
873expb 1120 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
96, 8mpcom 38 . . . . 5 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
10 elin 3926 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})))
11 reldvds 42585 . . . . . . . 8 Rel ∥
12 elrelimasn 6037 . . . . . . . 8 (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀𝑛))
1311, 12ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀𝑛)
14 elrelimasn 6037 . . . . . . . 8 (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁𝑛))
1511, 14ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁𝑛)
1613, 15anbi12i 627 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀𝑛𝑁𝑛))
1710, 16bitri 274 . . . . 5 (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑀𝑛𝑁𝑛))
18 elrelimasn 6037 . . . . . 6 (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
1911, 18ax-mp 5 . . . . 5 (𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ↔ (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
209, 17, 193imtr4i 291 . . . 4 (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) → 𝑛 ∈ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
2120ssriv 3948 . . 3 (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ⊆ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)})
2221a1i 11 . 2 (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ⊆ ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
23 nzin.m . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
24 nzin.n . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
25 dvdslcm 16474 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
2623, 24, 25syl2anc 584 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁) ∧ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
2726simpld 495 . . . 4 (𝜑𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
28 lcmcl 16477 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
2923, 24, 28syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
3029nn0zd 12525 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
3130, 23nzss 42587 . . . 4 (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
3227, 31mpbird 256 . . 3 (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑀}))
3326simprd 496 . . . 4 (𝜑𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁))
3430, 24nzss 42587 . . . 4 (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
3533, 34mpbird 256 . . 3 (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}))
3632, 35ssind 4192 . 2 (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})))
3722, 36eqssd 3961 1 (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1541  wcel 2106  cin 3909  wss 3910  {csn 4586   class class class wbr 5105  cima 5636  Rel wrel 5638  (class class class)co 7357  0cn0 12413  cz 12499  cdvds 16136   lcm clcm 16464
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 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2707  ax-sep 5256  ax-nul 5263  ax-pow 5320  ax-pr 5384  ax-un 7672  ax-cnex 11107  ax-resscn 11108  ax-1cn 11109  ax-icn 11110  ax-addcl 11111  ax-addrcl 11112  ax-mulcl 11113  ax-mulrcl 11114  ax-mulcom 11115  ax-addass 11116  ax-mulass 11117  ax-distr 11118  ax-i2m1 11119  ax-1ne0 11120  ax-1rid 11121  ax-rnegex 11122  ax-rrecex 11123  ax-cnre 11124  ax-pre-lttri 11125  ax-pre-lttrn 11126  ax-pre-ltadd 11127  ax-pre-mulgt0 11128  ax-pre-sup 11129
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2714  df-cleq 2728  df-clel 2814  df-nfc 2889  df-ne 2944  df-nel 3050  df-ral 3065  df-rex 3074  df-rmo 3353  df-reu 3354  df-rab 3408  df-v 3447  df-sbc 3740  df-csb 3856  df-dif 3913  df-un 3915  df-in 3917  df-ss 3927  df-pss 3929  df-nul 4283  df-if 4487  df-pw 4562  df-sn 4587  df-pr 4589  df-op 4593  df-uni 4866  df-iun 4956  df-br 5106  df-opab 5168  df-mpt 5189  df-tr 5223  df-id 5531  df-eprel 5537  df-po 5545  df-so 5546  df-fr 5588  df-we 5590  df-xp 5639  df-rel 5640  df-cnv 5641  df-co 5642  df-dm 5643  df-rn 5644  df-res 5645  df-ima 5646  df-pred 6253  df-ord 6320  df-on 6321  df-lim 6322  df-suc 6323  df-iota 6448  df-fun 6498  df-fn 6499  df-f 6500  df-f1 6501  df-fo 6502  df-f1o 6503  df-fv 6504  df-riota 7313  df-ov 7360  df-oprab 7361  df-mpo 7362  df-om 7803  df-2nd 7922  df-frecs 8212  df-wrecs 8243  df-recs 8317  df-rdg 8356  df-er 8648  df-en 8884  df-dom 8885  df-sdom 8886  df-sup 9378  df-inf 9379  df-pnf 11191  df-mnf 11192  df-xr 11193  df-ltxr 11194  df-le 11195  df-sub 11387  df-neg 11388  df-div 11813  df-nn 12154  df-2 12216  df-3 12217  df-n0 12414  df-z 12500  df-uz 12764  df-rp 12916  df-fl 13697  df-mod 13775  df-seq 13907  df-exp 13968  df-cj 14984  df-re 14985  df-im 14986  df-sqrt 15120  df-abs 15121  df-dvds 16137  df-gcd 16375  df-lcm 16466
This theorem is referenced by:  nzprmdif  42589
  Copyright terms: Public domain W3C validator