Theorem nzin 44501

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 16182	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝑀 ∥ 𝑛 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
2		dvdszrcl 16182	. . . . . . . . 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 16533	. . . . . . 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 3915	. . . . . 6 ⊢ (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})))
11		reldvds 44498	. . . . . . . 8 ⊢ Rel ∥
12		elrelimasn 6043	. . . . . . . 8 ⊢ (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛))
13	11, 12	ax-mp 5	. . . . . . 7 ⊢ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀 ∥ 𝑛)
14		elrelimasn 6043	. . . . . . . 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 6043	. . . . . 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 3935	. . 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 16523	. . . . . 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 16526	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
29	23, 24, 28	syl2anc 584	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
30	29	nn0zd 12511	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
31	30, 23	nzss 44500	. . . 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 44500	. . . 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 4191	. 2 ⊢ (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})))
37	22, 36	eqssd 3949	1 ⊢ (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 206   ∧ wa 395   = wceq 1541   ∈ wcel 2113   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899  {csn 4578   class class class wbr 5096   “ cima 5625  Rel wrel 5627  (class class class)co 7356  ℕ₀cn0 12399  ℤcz 12486   ∥ cdvds 16177   lcm clcm 16513

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 2115  ax-9 2123  ax-10 2146  ax-11 2162  ax-12 2182  ax-ext 2706  ax-sep 5239  ax-nul 5249  ax-pow 5308  ax-pr 5375  ax-un 7678  ax-cnex 11080  ax-resscn 11081  ax-1cn 11082  ax-icn 11083  ax-addcl 11084  ax-addrcl 11085  ax-mulcl 11086  ax-mulrcl 11087  ax-mulcom 11088  ax-addass 11089  ax-mulass 11090  ax-distr 11091  ax-i2m1 11092  ax-1ne0 11093  ax-1rid 11094  ax-rnegex 11095  ax-rrecex 11096  ax-cnre 11097  ax-pre-lttri 11098  ax-pre-lttrn 11099  ax-pre-ltadd 11100  ax-pre-mulgt0 11101  ax-pre-sup 11102

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 2537  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2726  df-clel 2809  df-nfc 2883  df-ne 2931  df-nel 3035  df-ral 3050  df-rex 3059  df-rmo 3348  df-reu 3349  df-rab 3398  df-v 3440  df-sbc 3739  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4284  df-if 4478  df-pw 4554  df-sn 4579  df-pr 4581  df-op 4585  df-uni 4862  df-iun 4946  df-br 5097  df-opab 5159  df-mpt 5178  df-tr 5204  df-id 5517  df-eprel 5522  df-po 5530  df-so 5531  df-fr 5575  df-we 5577  df-xp 5628  df-rel 5629  df-cnv 5630  df-co 5631  df-dm 5632  df-rn 5633  df-res 5634  df-ima 5635  df-pred 6257  df-ord 6318  df-on 6319  df-lim 6320  df-suc 6321  df-iota 6446  df-fun 6492  df-fn 6493  df-f 6494  df-f1 6495  df-fo 6496  df-f1o 6497  df-fv 6498  df-riota 7313  df-ov 7359  df-oprab 7360  df-mpo 7361  df-om 7807  df-2nd 7932  df-frecs 8221  df-wrecs 8252  df-recs 8301  df-rdg 8339  df-er 8633  df-en 8882  df-dom 8883  df-sdom 8884  df-sup 9343  df-inf 9344  df-pnf 11166  df-mnf 11167  df-xr 11168  df-ltxr 11169  df-le 11170  df-sub 11364  df-neg 11365  df-div 11793  df-nn 12144  df-2 12206  df-3 12207  df-n0 12400  df-z 12487  df-uz 12750  df-rp 12904  df-fl 13710  df-mod 13788  df-seq 13923  df-exp 13983  df-cj 15020  df-re 15021  df-im 15022  df-sqrt 15156  df-abs 15157  df-dvds 16178  df-gcd 16420  df-lcm 16515

This theorem is referenced by:  nzprmdif  44502