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 42162
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 16027 . . . . . . . . 9 (𝑀𝑛 → (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
2 dvdszrcl 16027 . . . . . . . . 9 (𝑁𝑛 → (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ))
31, 2anim12i 613 . . . . . . . 8 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) ∧ (𝑁 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ)))
4 anandir 674 . . . . . . . 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 16372 . . . . . . 7 ((𝑛 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
873expb 1119 . . . . . 6 ((𝑛 ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ)) → ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛))
96, 8mpcom 38 . . . . 5 ((𝑀𝑛𝑁𝑛) → (𝑀 lcm 𝑁) ∥ 𝑛)
10 elin 3907 . . . . . 6 (𝑛 ∈ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) ↔ (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ∧ 𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑁})))
11 reldvds 42159 . . . . . . . 8 Rel ∥
12 elrelimasn 6003 . . . . . . . 8 (Rel ∥ → (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀𝑛))
1311, 12ax-mp 5 . . . . . . 7 (𝑛 ∈ ( ∥ “ {𝑀}) ↔ 𝑀𝑛)
14 elrelimasn 6003 . . . . . . . 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 6003 . . . . . 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 3929 . . 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 16362 . . . . . 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 16365 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
2923, 24, 28syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℕ0)
3029nn0zd 12484 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 lcm 𝑁) ∈ ℤ)
3130, 23nzss 42161 . . . 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 42161 . . . 4 (𝜑 → (( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}) ↔ 𝑁 ∥ (𝑀 lcm 𝑁)))
3533, 34mpbird 256 . . 3 (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ ( ∥ “ {𝑁}))
3632, 35ssind 4171 . 2 (𝜑 → ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}) ⊆ (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})))
3722, 36eqssd 3942 1 (𝜑 → (( ∥ “ {𝑀}) ∩ ( ∥ “ {𝑁})) = ( ∥ “ {(𝑀 lcm 𝑁)}))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 205  wa 396   = wceq 1538  wcel 2103  cin 3890  wss 3891  {csn 4564   class class class wbr 5080  cima 5603  Rel wrel 5605  (class class class)co 7308  0cn0 12293  cz 12379  cdvds 16022   lcm clcm 16352
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1794  ax-4 1808  ax-5 1910  ax-6 1968  ax-7 2008  ax-8 2105  ax-9 2113  ax-10 2134  ax-11 2151  ax-12 2168  ax-ext 2706  ax-sep 5231  ax-nul 5238  ax-pow 5296  ax-pr 5360  ax-un 7621  ax-cnex 10987  ax-resscn 10988  ax-1cn 10989  ax-icn 10990  ax-addcl 10991  ax-addrcl 10992  ax-mulcl 10993  ax-mulrcl 10994  ax-mulcom 10995  ax-addass 10996  ax-mulass 10997  ax-distr 10998  ax-i2m1 10999  ax-1ne0 11000  ax-1rid 11001  ax-rnegex 11002  ax-rrecex 11003  ax-cnre 11004  ax-pre-lttri 11005  ax-pre-lttrn 11006  ax-pre-ltadd 11007  ax-pre-mulgt0 11008  ax-pre-sup 11009
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 845  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1779  df-nf 1783  df-sb 2065  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2813  df-nfc 2885  df-ne 2940  df-nel 3046  df-ral 3061  df-rex 3070  df-rmo 3339  df-reu 3340  df-rab 3357  df-v 3438  df-sbc 3721  df-csb 3837  df-dif 3894  df-un 3896  df-in 3898  df-ss 3908  df-pss 3910  df-nul 4262  df-if 4465  df-pw 4540  df-sn 4565  df-pr 4567  df-op 4571  df-uni 4844  df-iun 4932  df-br 5081  df-opab 5143  df-mpt 5164  df-tr 5198  df-id 5500  df-eprel 5506  df-po 5514  df-so 5515  df-fr 5555  df-we 5557  df-xp 5606  df-rel 5607  df-cnv 5608  df-co 5609  df-dm 5610  df-rn 5611  df-res 5612  df-ima 5613  df-pred 6217  df-ord 6284  df-on 6285  df-lim 6286  df-suc 6287  df-iota 6410  df-fun 6460  df-fn 6461  df-f 6462  df-f1 6463  df-fo 6464  df-f1o 6465  df-fv 6466  df-riota 7265  df-ov 7311  df-oprab 7312  df-mpo 7313  df-om 7749  df-2nd 7868  df-frecs 8132  df-wrecs 8163  df-recs 8237  df-rdg 8276  df-er 8534  df-en 8770  df-dom 8771  df-sdom 8772  df-sup 9259  df-inf 9260  df-pnf 11071  df-mnf 11072  df-xr 11073  df-ltxr 11074  df-le 11075  df-sub 11267  df-neg 11268  df-div 11693  df-nn 12034  df-2 12096  df-3 12097  df-n0 12294  df-z 12380  df-uz 12643  df-rp 12791  df-fl 13572  df-mod 13650  df-seq 13782  df-exp 13843  df-cj 14869  df-re 14870  df-im 14871  df-sqrt 15005  df-abs 15006  df-dvds 16023  df-gcd 16261  df-lcm 16354
This theorem is referenced by:  nzprmdif  42163
  Copyright terms: Public domain W3C validator