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ELEMENTARY NUMBER THEORY
Elementary properties of divisibility
The least common multiple
lcmfun
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lcmfass
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Ascii
Unicode
Theorem
lcmfun
Description:
The
_lcm
function for a union of sets of integers.
(Contributed by
AV
, 27-Aug-2020)
Ref
Expression
Assertion
lcmfun
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
Z
⊆
ℤ
∧
Z
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
Proof
Step
Hyp
Ref
Expression
1
cleq1lem
⊢
x
=
∅
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
↔
∅
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
2
uneq2
⊢
x
=
∅
→
Y
∪
x
=
Y
∪
∅
3
un0
⊢
Y
∪
∅
=
Y
4
2
3
eqtrdi
⊢
x
=
∅
→
Y
∪
x
=
Y
5
4
fveq2d
⊢
x
=
∅
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
6
fveq2
⊢
x
=
∅
→
lcm
_
x
=
lcm
_
∅
7
lcmf0
⊢
lcm
_
∅
=
1
8
6
7
eqtrdi
⊢
x
=
∅
→
lcm
_
x
=
1
9
8
oveq2d
⊢
x
=
∅
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
=
lcm
_
Y
lcm
1
10
5
9
eqeq12d
⊢
x
=
∅
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
lcm
_
Y
=
lcm
_
Y
lcm
1
11
1
10
imbi12d
⊢
x
=
∅
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
∅
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
=
lcm
_
Y
lcm
1
12
cleq1lem
⊢
x
=
y
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
↔
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
13
uneq2
⊢
x
=
y
→
Y
∪
x
=
Y
∪
y
14
13
fveq2d
⊢
x
=
y
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
∪
y
15
fveq2
⊢
x
=
y
→
lcm
_
x
=
lcm
_
y
16
15
oveq2d
⊢
x
=
y
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
17
14
16
eqeq12d
⊢
x
=
y
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
18
12
17
imbi12d
⊢
x
=
y
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
19
cleq1lem
⊢
x
=
y
∪
z
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
↔
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
20
uneq2
⊢
x
=
y
∪
z
→
Y
∪
x
=
Y
∪
y
∪
z
21
20
fveq2d
⊢
x
=
y
∪
z
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
22
fveq2
⊢
x
=
y
∪
z
→
lcm
_
x
=
lcm
_
y
∪
z
23
22
oveq2d
⊢
x
=
y
∪
z
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
24
21
23
eqeq12d
⊢
x
=
y
∪
z
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
25
19
24
imbi12d
⊢
x
=
y
∪
z
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
26
cleq1lem
⊢
x
=
Z
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
↔
Z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
27
uneq2
⊢
x
=
Z
→
Y
∪
x
=
Y
∪
Z
28
27
fveq2d
⊢
x
=
Z
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
∪
Z
29
fveq2
⊢
x
=
Z
→
lcm
_
x
=
lcm
_
Z
30
29
oveq2d
⊢
x
=
Z
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
31
28
30
eqeq12d
⊢
x
=
Z
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
32
26
31
imbi12d
⊢
x
=
Z
→
x
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
x
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
x
↔
Z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
33
lcmfcl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∈
ℕ
0
34
33
nn0zd
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∈
ℤ
35
lcm1
⊢
lcm
_
Y
∈
ℤ
→
lcm
_
Y
lcm
1
=
lcm
_
Y
36
34
35
syl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
lcm
1
=
lcm
_
Y
37
nn0re
⊢
lcm
_
Y
∈
ℕ
0
→
lcm
_
Y
∈
ℝ
38
nn0ge0
⊢
lcm
_
Y
∈
ℕ
0
→
0
≤
lcm
_
Y
39
37
38
jca
⊢
lcm
_
Y
∈
ℕ
0
→
lcm
_
Y
∈
ℝ
∧
0
≤
lcm
_
Y
40
33
39
syl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∈
ℝ
∧
0
≤
lcm
_
Y
41
absid
⊢
lcm
_
Y
∈
ℝ
∧
0
≤
lcm
_
Y
→
lcm
_
Y
=
lcm
_
Y
42
40
41
syl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
=
lcm
_
Y
43
36
42
eqtrd
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
lcm
1
=
lcm
_
Y
44
43
adantl
⊢
∅
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
lcm
1
=
lcm
_
Y
45
44
eqcomd
⊢
∅
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
=
lcm
_
Y
lcm
1
46
unass
⊢
Y
∪
y
∪
z
=
Y
∪
y
∪
z
47
46
eqcomi
⊢
Y
∪
y
∪
z
=
Y
∪
y
∪
z
48
47
a1i
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∪
z
=
Y
∪
y
∪
z
49
48
fveq2d
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
50
simpl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
⊆
ℤ
51
50
adantl
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
⊆
ℤ
52
unss
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
↔
y
∪
z
⊆
ℤ
53
simpl
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
→
y
⊆
ℤ
54
52
53
sylbir
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
→
y
⊆
ℤ
55
54
adantr
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
56
51
55
unssd
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
∪
y
⊆
ℤ
57
56
adantl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
∪
y
⊆
ℤ
58
unfi
⊢
Y
∈
Fin
∧
y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∈
Fin
59
58
ex
⊢
Y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∈
Fin
60
59
adantl
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∈
Fin
61
60
adantl
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∈
Fin
62
61
impcom
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
Y
∪
y
∈
Fin
63
vex
⊢
z
∈
V
64
63
snss
⊢
z
∈
ℤ
↔
z
⊆
ℤ
65
64
biimpri
⊢
z
⊆
ℤ
→
z
∈
ℤ
66
65
adantl
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
→
z
∈
ℤ
67
52
66
sylbir
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
→
z
∈
ℤ
68
67
adantr
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
z
∈
ℤ
69
68
adantl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
z
∈
ℤ
70
lcmfunsn
⊢
Y
∪
y
⊆
ℤ
∧
Y
∪
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
71
57
62
69
70
syl3anc
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
72
49
71
eqtrd
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
73
72
adantr
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
74
54
anim1i
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
75
74
adantl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
76
id
⊢
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
77
75
76
mpan9
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
78
77
oveq1d
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
79
34
adantl
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∈
ℤ
80
79
adantl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∈
ℤ
81
55
anim2i
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
82
81
ancomd
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
83
lcmfcl
⊢
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
→
lcm
_
y
∈
ℕ
0
84
82
83
syl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
y
∈
ℕ
0
85
84
nn0zd
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
y
∈
ℤ
86
lcmass
⊢
lcm
_
Y
∈
ℤ
∧
lcm
_
y
∈
ℤ
∧
z
∈
ℤ
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
87
80
85
69
86
syl3anc
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
88
87
adantr
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
89
78
88
eqtrd
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
lcm
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
90
73
89
eqtrd
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
91
53
adantr
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
92
simpr
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
93
66
adantr
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
→
z
∈
ℤ
94
91
92
93
3jca
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
95
94
ex
⊢
y
⊆
ℤ
∧
z
⊆
ℤ
→
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
96
52
95
sylbir
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
→
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
97
96
adantr
⊢
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
98
97
impcom
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
99
lcmfunsn
⊢
y
⊆
ℤ
∧
y
∈
Fin
∧
z
∈
ℤ
→
lcm
_
y
∪
z
=
lcm
_
y
lcm
z
100
98
99
syl
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
y
∪
z
=
lcm
_
y
lcm
z
101
100
oveq2d
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
102
101
eqeq2d
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
↔
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
103
102
adantr
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
↔
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
lcm
z
104
90
103
mpbird
⊢
y
∈
Fin
∧
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
105
104
exp31
⊢
y
∈
Fin
→
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
106
105
com23
⊢
y
∈
Fin
→
y
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
→
y
∪
z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
y
∪
z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
y
∪
z
107
11
18
25
32
45
106
findcard2
⊢
Z
∈
Fin
→
Z
⊆
ℤ
∧
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
108
107
expd
⊢
Z
∈
Fin
→
Z
⊆
ℤ
→
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
109
108
impcom
⊢
Z
⊆
ℤ
∧
Z
∈
Fin
→
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z
110
109
impcom
⊢
Y
⊆
ℤ
∧
Y
∈
Fin
∧
Z
⊆
ℤ
∧
Z
∈
Fin
→
lcm
_
Y
∪
Z
=
lcm
_
Y
lcm
lcm
_
Z