Theorem sgmmul 27085

Description: The divisor function for fixed parameter 𝐴 is a multiplicative function. (Contributed by Mario Carneiro, 2-Jul-2015.)

Assertion

Ref	Expression
sgmmul	⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝐴 σ (𝑀 · 𝑁)) = ((𝐴 σ 𝑀) · (𝐴 σ 𝑁)))

Proof of Theorem sgmmul

Dummy variables 𝑖 𝑗 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		simpr1 1191	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → 𝑀 ∈ ℕ)
2		simpr2 1192	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → 𝑁 ∈ ℕ)
3		simpr3 1193	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4		eqid 2726	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}
5		eqid 2726	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}
6		eqid 2726	. . 3 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑀 · 𝑁)} = {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑀 · 𝑁)}
7		ssrab2 4072	. . . . . 6 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ⊆ ℕ
8		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}) → 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀})
9	7, 8	sselid 3975	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}) → 𝑗 ∈ ℕ)
10	9	nncnd 12229	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}) → 𝑗 ∈ ℂ)
11		simpll 764	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}) → 𝐴 ∈ ℂ)
12	10, 11	cxpcld 26593	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀}) → (𝑗↑𝑐𝐴) ∈ ℂ)
13		ssrab2 4072	. . . . . 6 ⊢ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} ⊆ ℕ
14		simpr 484	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})
15	13, 14	sselid 3975	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑘 ∈ ℕ)
16	15	nncnd 12229	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝑘 ∈ ℂ)
17		simpll 764	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → 𝐴 ∈ ℂ)
18	16, 17	cxpcld 26593	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁}) → (𝑘↑𝑐𝐴) ∈ ℂ)
19	9	adantrr 714	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑗 ∈ ℕ)
20	19	nnred 12228	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑗 ∈ ℝ)
21	19	nnnn0d 12533	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑗 ∈ ℕ0)
22	21	nn0ge0d 12536	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 0 ≤ 𝑗)
23	15	adantrl 713	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑘 ∈ ℕ)
24	23	nnred 12228	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑘 ∈ ℝ)
25	23	nnnn0d 12533	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝑘 ∈ ℕ0)
26	25	nn0ge0d 12536	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 0 ≤ 𝑘)
27		simpll 764	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → 𝐴 ∈ ℂ)
28	20, 22, 24, 26, 27	mulcxpd 26613	. . . 4 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → ((𝑗 · 𝑘)↑𝑐𝐴) = ((𝑗↑𝑐𝐴) · (𝑘↑𝑐𝐴)))
29	28	eqcomd 2732	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) ∧ (𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} ∧ 𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁})) → ((𝑗↑𝑐𝐴) · (𝑘↑𝑐𝐴)) = ((𝑗 · 𝑘)↑𝑐𝐴))
30		oveq1 7411	. . 3 ⊢ (𝑖 = (𝑗 · 𝑘) → (𝑖↑𝑐𝐴) = ((𝑗 · 𝑘)↑𝑐𝐴))
31	1, 2, 3, 4, 5, 6, 12, 18, 29, 30	fsumdvdsmul 27078	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} (𝑗↑𝑐𝐴) · Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} (𝑘↑𝑐𝐴)) = Σ𝑖 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑀 · 𝑁)} (𝑖↑𝑐𝐴))
32		sgmval 27025	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) → (𝐴 σ 𝑀) = Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} (𝑗↑𝑐𝐴))
33	1, 32	syldan 590	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝐴 σ 𝑀) = Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} (𝑗↑𝑐𝐴))
34		sgmval 27025	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝐴 σ 𝑁) = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} (𝑘↑𝑐𝐴))
35	2, 34	syldan 590	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝐴 σ 𝑁) = Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} (𝑘↑𝑐𝐴))
36	33, 35	oveq12d 7422	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → ((𝐴 σ 𝑀) · (𝐴 σ 𝑁)) = (Σ𝑗 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑀} (𝑗↑𝑐𝐴) · Σ𝑘 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ 𝑁} (𝑘↑𝑐𝐴)))
37	1, 2	nnmulcld 12266	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝑀 · 𝑁) ∈ ℕ)
38		sgmval 27025	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 · 𝑁) ∈ ℕ) → (𝐴 σ (𝑀 · 𝑁)) = Σ𝑖 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑀 · 𝑁)} (𝑖↑𝑐𝐴))
39	37, 38	syldan 590	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝐴 σ (𝑀 · 𝑁)) = Σ𝑖 ∈ {𝑥 ∈ ℕ ∣ 𝑥 ∥ (𝑀 · 𝑁)} (𝑖↑𝑐𝐴))
40	31, 36, 39	3eqtr4rd 2777	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) = 1)) → (𝐴 σ (𝑀 · 𝑁)) = ((𝐴 σ 𝑀) · (𝐴 σ 𝑁)))

Syntax hints:   → wi 4   ∧ wa 395   ∧ w3a 1084   = wceq 1533   ∈ wcel 2098  {crab 3426   class class class wbr 5141  (class class class)co 7404  ℂcc 11107  1c1 11110   · cmul 11114  ℕcn 12213  Σcsu 15636   ∥ cdvds 16202   gcd cgcd 16440  ↑_𝑐ccxp 26440   σ csgm 26979

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1789  ax-4 1803  ax-5 1905  ax-6 1963  ax-7 2003  ax-8 2100  ax-9 2108  ax-10 2129  ax-11 2146  ax-12 2163  ax-ext 2697  ax-rep 5278  ax-sep 5292  ax-nul 5299  ax-pow 5356  ax-pr 5420  ax-un 7721  ax-inf2 9635  ax-cnex 11165  ax-resscn 11166  ax-1cn 11167  ax-icn 11168  ax-addcl 11169  ax-addrcl 11170  ax-mulcl 11171  ax-mulrcl 11172  ax-mulcom 11173  ax-addass 11174  ax-mulass 11175  ax-distr 11176  ax-i2m1 11177  ax-1ne0 11178  ax-1rid 11179  ax-rnegex 11180  ax-rrecex 11181  ax-cnre 11182  ax-pre-lttri 11183  ax-pre-lttrn 11184  ax-pre-ltadd 11185  ax-pre-mulgt0 11186  ax-pre-sup 11187  ax-addf 11188

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 396  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1536  df-fal 1546  df-ex 1774  df-nf 1778  df-sb 2060  df-mo 2528  df-eu 2557  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2804  df-nfc 2879  df-ne 2935  df-nel 3041  df-ral 3056  df-rex 3065  df-rmo 3370  df-reu 3371  df-rab 3427  df-v 3470  df-sbc 3773  df-csb 3889  df-dif 3946  df-un 3948  df-in 3950  df-ss 3960  df-pss 3962  df-nul 4318  df-if 4524  df-pw 4599  df-sn 4624  df-pr 4626  df-tp 4628  df-op 4630  df-uni 4903  df-int 4944  df-iun 4992  df-iin 4993  df-br 5142  df-opab 5204  df-mpt 5225  df-tr 5259  df-id 5567  df-eprel 5573  df-po 5581  df-so 5582  df-fr 5624  df-se 5625  df-we 5626  df-xp 5675  df-rel 5676  df-cnv 5677  df-co 5678  df-dm 5679  df-rn 5680  df-res 5681  df-ima 5682  df-pred 6293  df-ord 6360  df-on 6361  df-lim 6362  df-suc 6363  df-iota 6488  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7360  df-ov 7407  df-oprab 7408  df-mpo 7409  df-of 7666  df-om 7852  df-1st 7971  df-2nd 7972  df-supp 8144  df-frecs 8264  df-wrecs 8295  df-recs 8369  df-rdg 8408  df-1o 8464  df-2o 8465  df-er 8702  df-map 8821  df-pm 8822  df-ixp 8891  df-en 8939  df-dom 8940  df-sdom 8941  df-fin 8942  df-fsupp 9361  df-fi 9405  df-sup 9436  df-inf 9437  df-oi 9504  df-card 9933  df-pnf 11251  df-mnf 11252  df-xr 11253  df-ltxr 11254  df-le 11255  df-sub 11447  df-neg 11448  df-div 11873  df-nn 12214  df-2 12276  df-3 12277  df-4 12278  df-5 12279  df-6 12280  df-7 12281  df-8 12282  df-9 12283  df-n0 12474  df-z 12560  df-dec 12679  df-uz 12824  df-q 12934  df-rp 12978  df-xneg 13095  df-xadd 13096  df-xmul 13097  df-ioo 13331  df-ioc 13332  df-ico 13333  df-icc 13334  df-fz 13488  df-fzo 13631  df-fl 13760  df-mod 13838  df-seq 13970  df-exp 14031  df-fac 14237  df-bc 14266  df-hash 14294  df-shft 15018  df-cj 15050  df-re 15051  df-im 15052  df-sqrt 15186  df-abs 15187  df-limsup 15419  df-clim 15436  df-rlim 15437  df-sum 15637  df-ef 16015  df-sin 16017  df-cos 16018  df-pi 16020  df-dvds 16203  df-gcd 16441  df-struct 17087  df-sets 17104  df-slot 17122  df-ndx 17134  df-base 17152  df-ress 17181  df-plusg 17217  df-mulr 17218  df-starv 17219  df-sca 17220  df-vsca 17221  df-ip 17222  df-tset 17223  df-ple 17224  df-ds 17226  df-unif 17227  df-hom 17228  df-cco 17229  df-rest 17375  df-topn 17376  df-0g 17394  df-gsum 17395  df-topgen 17396  df-pt 17397  df-prds 17400  df-xrs 17455  df-qtop 17460  df-imas 17461  df-xps 17463  df-mre 17537  df-mrc 17538  df-acs 17540  df-mgm 18571  df-sgrp 18650  df-mnd 18666  df-submnd 18712  df-mulg 18994  df-cntz 19231  df-cmn 19700  df-psmet 21228  df-xmet 21229  df-met 21230  df-bl 21231  df-mopn 21232  df-fbas 21233  df-fg 21234  df-cnfld 21237  df-top 22747  df-topon 22764  df-topsp 22786  df-bases 22800  df-cld 22874  df-ntr 22875  df-cls 22876  df-nei 22953  df-lp 22991  df-perf 22992  df-cn 23082  df-cnp 23083  df-haus 23170  df-tx 23417  df-hmeo 23610  df-fil 23701  df-fm 23793  df-flim 23794  df-flf 23795  df-xms 24177  df-ms 24178  df-tms 24179  df-cncf 24749  df-limc 25746  df-dv 25747  df-log 26441  df-cxp 26442  df-sgm 26985

This theorem is referenced by:  perfect1  27112  perfectlem1  27113  perfectlem2  27114  perfectALTVlem1  46942  perfectALTVlem2  46943