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Theorem lcmfunsnlem1

Description: Lemma for lcmfdvds and lcmfunsnlem (Induction step part 1). (Contributed by AV, 25-Aug-2020)

Ref Expression
Assertion lcmfunsnlem1 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 nfv ⊢ Ⅎ k z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin
2 nfra1 ⊢ Ⅎ k ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
3 nfv ⊢ Ⅎ k ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n
4 2 3 nfan ⊢ Ⅎ k ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n
5 1 4 nfan ⊢ Ⅎ k z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n
6 breq2 ⊢ k = l → m ∥ k ↔ m ∥ l
7 6 ralbidv ⊢ k = l → ∀ m ∈ y m ∥ k ↔ ∀ m ∈ y m ∥ l
8 breq2 ⊢ k = l → lcm _ ⁡ y ∥ k ↔ lcm _ ⁡ y ∥ l
9 7 8 imbi12d ⊢ k = l → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ↔ ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l
10 9 cbvralvw ⊢ ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ↔ ∀ l ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l
11 breq2 ⊢ l = k → m ∥ l ↔ m ∥ k
12 11 ralbidv ⊢ l = k → ∀ m ∈ y m ∥ l ↔ ∀ m ∈ y m ∥ k
13 breq2 ⊢ l = k → lcm _ ⁡ y ∥ l ↔ lcm _ ⁡ y ∥ k
14 12 13 imbi12d ⊢ l = k → ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l ↔ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
15 14 rspcv ⊢ k ∈ ℤ → ∀ l ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
16 15 adantl ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ l ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
17 sneq ⊢ n = z → n = z
18 17 uneq2d ⊢ n = z → y ∪ n = y ∪ z
19 18 fveq2d ⊢ n = z → lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y ∪ z
20 oveq2 ⊢ n = z → lcm _ ⁡ y lcm n = lcm _ ⁡ y lcm z
21 19 20 eqeq12d ⊢ n = z → lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n ↔ lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z
22 21 rspcv ⊢ z ∈ ℤ → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z
23 22 3ad2ant1 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z
24 23 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z
25 simpr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → k ∈ ℤ
26 lcmfcl ⊢ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin → lcm _ ⁡ y ∈ ℕ 0
27 26 nn0zd ⊢ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin → lcm _ ⁡ y ∈ ℤ
28 27 3adant1 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin → lcm _ ⁡ y ∈ ℤ
29 28 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → lcm _ ⁡ y ∈ ℤ
30 simpl1 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → z ∈ ℤ
31 25 29 30 3jca ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → k ∈ ℤ ∧ lcm _ ⁡ y ∈ ℤ ∧ z ∈ ℤ
32 31 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → k ∈ ℤ ∧ lcm _ ⁡ y ∈ ℤ ∧ z ∈ ℤ
33 32 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → k ∈ ℤ ∧ lcm _ ⁡ y ∈ ℤ ∧ z ∈ ℤ
34 ssun1 ⊢ y ⊆ y ∪ z
35 ssralv ⊢ y ⊆ y ∪ z → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → ∀ m ∈ y m ∥ k
36 34 35 mp1i ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → ∀ m ∈ y m ∥ k
37 36 imim1d ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
38 37 imp31 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k
39 snidg ⊢ z ∈ ℤ → z ∈ z
40 39 olcd ⊢ z ∈ ℤ → z ∈ y ∨ z ∈ z
41 elun ⊢ z ∈ y ∪ z ↔ z ∈ y ∨ z ∈ z
42 40 41 sylibr ⊢ z ∈ ℤ → z ∈ y ∪ z
43 breq1 ⊢ m = z → m ∥ k ↔ z ∥ k
44 43 rspcv ⊢ z ∈ y ∪ z → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
45 42 44 syl ⊢ z ∈ ℤ → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
46 45 3ad2ant1 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
47 46 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
48 47 adantr ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
49 48 imp ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → z ∥ k
50 38 49 jca ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ z ∥ k
51 lcmdvds ⊢ k ∈ ℤ ∧ lcm _ ⁡ y ∈ ℤ ∧ z ∈ ℤ → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ z ∥ k → lcm _ ⁡ y lcm z ∥ k
52 33 50 51 sylc ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y lcm z ∥ k
53 breq1 ⊢ lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k ↔ lcm _ ⁡ y lcm z ∥ k
54 52 53 syl5ibrcom ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
55 54 ex ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
56 55 com23 ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ ∧ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
57 56 ex ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z = lcm _ ⁡ y lcm z → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
58 24 57 syl5d ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
59 16 58 syld ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ l ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ l → lcm _ ⁡ y ∥ l → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
60 10 59 biimtrid ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k → ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
61 60 impd ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ k ∈ ℤ → ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
62 61 impancom ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → k ∈ ℤ → ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k
63 5 62 ralrimi ⊢ z ∈ ℤ ∧ y ⊆ ℤ ∧ y ∈ Fin ∧ ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∥ k ∧ ∀ n ∈ ℤ lcm _ ⁡ y ∪ n = lcm _ ⁡ y lcm n → ∀ k ∈ ℤ ∀ m ∈ y ∪ z m ∥ k → lcm _ ⁡ y ∪ z ∥ k