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Theorem coprmprod

Description: The product of the elements of a sequence of pairwise coprime positive integers is coprime to a positive integer which is coprime to all integers of the sequence. (Contributed by AV, 18-Aug-2020)

Ref Expression
Assertion coprmprod M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 sseq1 x = x
2 1 3anbi1d x = x N F : N F :
3 raleq x = m x F m gcd N = 1 m F m gcd N = 1
4 difeq1 x = x m = m
5 4 raleqdv x = n x m F m gcd F n = 1 n m F m gcd F n = 1
6 5 raleqbi1dv x = m x n x m F m gcd F n = 1 m n m F m gcd F n = 1
7 2 3 6 3anbi123d x = x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 N F : m F m gcd N = 1 m n m F m gcd F n = 1
8 prodeq1 x = m x F m = m F m
9 8 oveq1d x = m x F m gcd N = m F m gcd N
10 9 eqeq1d x = m x F m gcd N = 1 m F m gcd N = 1
11 7 10 imbi12d x = x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 m x F m gcd N = 1 N F : m F m gcd N = 1 m n m F m gcd F n = 1 m F m gcd N = 1
12 sseq1 x = y x y
13 12 3anbi1d x = y x N F : y N F :
14 raleq x = y m x F m gcd N = 1 m y F m gcd N = 1
15 difeq1 x = y x m = y m
16 15 raleqdv x = y n x m F m gcd F n = 1 n y m F m gcd F n = 1
17 16 raleqbi1dv x = y m x n x m F m gcd F n = 1 m y n y m F m gcd F n = 1
18 13 14 17 3anbi123d x = y x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1
19 prodeq1 x = y m x F m = m y F m
20 19 oveq1d x = y m x F m gcd N = m y F m gcd N
21 20 eqeq1d x = y m x F m gcd N = 1 m y F m gcd N = 1
22 18 21 imbi12d x = y x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 m x F m gcd N = 1 y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1
23 sseq1 x = y z x y z
24 23 3anbi1d x = y z x N F : y z N F :
25 raleq x = y z m x F m gcd N = 1 m y z F m gcd N = 1
26 difeq1 x = y z x m = y z m
27 26 raleqdv x = y z n x m F m gcd F n = 1 n y z m F m gcd F n = 1
28 27 raleqbi1dv x = y z m x n x m F m gcd F n = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1
29 24 25 28 3anbi123d x = y z x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1
30 prodeq1 x = y z m x F m = m y z F m
31 30 oveq1d x = y z m x F m gcd N = m y z F m gcd N
32 31 eqeq1d x = y z m x F m gcd N = 1 m y z F m gcd N = 1
33 29 32 imbi12d x = y z x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 m x F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = 1
34 sseq1 x = M x M
35 34 3anbi1d x = M x N F : M N F :
36 raleq x = M m x F m gcd N = 1 m M F m gcd N = 1
37 difeq1 x = M x m = M m
38 37 raleqdv x = M n x m F m gcd F n = 1 n M m F m gcd F n = 1
39 38 raleqbi1dv x = M m x n x m F m gcd F n = 1 m M n M m F m gcd F n = 1
40 35 36 39 3anbi123d x = M x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1
41 prodeq1 x = M m x F m = m M F m
42 41 oveq1d x = M m x F m gcd N = m M F m gcd N
43 42 eqeq1d x = M m x F m gcd N = 1 m M F m gcd N = 1
44 40 43 imbi12d x = M x N F : m x F m gcd N = 1 m x n x m F m gcd F n = 1 m x F m gcd N = 1 M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1
45 prod0 m F m = 1
46 45 a1i N m F m = 1
47 46 oveq1d N m F m gcd N = 1 gcd N
48 nnz N N
49 1gcd N 1 gcd N = 1
50 48 49 syl N 1 gcd N = 1
51 47 50 eqtrd N m F m gcd N = 1
52 51 3ad2ant2 N F : m F m gcd N = 1
53 52 3ad2ant1 N F : m F m gcd N = 1 m n m F m gcd F n = 1 m F m gcd N = 1
54 nfv m y z N F : y Fin ¬ z y
55 nfcv _ m F z
56 simprl y z N F : y Fin ¬ z y y Fin
57 unss y z y z
58 vex z V
59 58 snss z z
60 59 biimpri z z
61 60 adantl y z z
62 57 61 sylbir y z z
63 62 3ad2ant1 y z N F : z
64 63 adantr y z N F : y Fin ¬ z y z
65 simprr y z N F : y Fin ¬ z y ¬ z y
66 simpll3 y z N F : y Fin ¬ z y m y F :
67 simpl y z y
68 57 67 sylbir y z y
69 68 3ad2ant1 y z N F : y
70 69 adantr y z N F : y Fin ¬ z y y
71 70 sselda y z N F : y Fin ¬ z y m y m
72 66 71 ffvelrnd y z N F : y Fin ¬ z y m y F m
73 72 nncnd y z N F : y Fin ¬ z y m y F m
74 fveq2 m = z F m = F z
75 simpr y z F : F :
76 62 adantr y z F : z
77 75 76 ffvelrnd y z F : F z
78 77 3adant2 y z N F : F z
79 78 adantr y z N F : y Fin ¬ z y F z
80 79 nncnd y z N F : y Fin ¬ z y F z
81 54 55 56 64 65 73 74 80 fprodsplitsn y z N F : y Fin ¬ z y m y z F m = m y F m F z
82 81 oveq1d y z N F : y Fin ¬ z y m y z F m gcd N = m y F m F z gcd N
83 56 72 fprodnncl y z N F : y Fin ¬ z y m y F m
84 83 nnzd y z N F : y Fin ¬ z y m y F m
85 79 nnzd y z N F : y Fin ¬ z y F z
86 84 85 zmulcld y z N F : y Fin ¬ z y m y F m F z
87 48 3ad2ant2 y z N F : N
88 87 adantr y z N F : y Fin ¬ z y N
89 86 88 gcdcomd y z N F : y Fin ¬ z y m y F m F z gcd N = N gcd m y F m F z
90 82 89 eqtrd y z N F : y Fin ¬ z y m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
91 90 ex y z N F : y Fin ¬ z y m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
92 91 3ad2ant1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 y Fin ¬ z y m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
93 92 com12 y Fin ¬ z y y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
94 93 adantr y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
95 94 imp y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = N gcd m y F m F z
96 simpl2 y z N F : y Fin ¬ z y N
97 96 83 79 3jca y z N F : y Fin ¬ z y N m y F m F z
98 97 ex y z N F : y Fin ¬ z y N m y F m F z
99 98 3ad2ant1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 y Fin ¬ z y N m y F m F z
100 99 com12 y Fin ¬ z y y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N m y F m F z
101 100 adantr y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N m y F m F z
102 101 imp y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N m y F m F z
103 88 84 gcdcomd y z N F : y Fin ¬ z y N gcd m y F m = m y F m gcd N
104 103 ex y z N F : y Fin ¬ z y N gcd m y F m = m y F m gcd N
105 104 3ad2ant1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 y Fin ¬ z y N gcd m y F m = m y F m gcd N
106 105 com12 y Fin ¬ z y y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd m y F m = m y F m gcd N
107 106 adantr y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd m y F m = m y F m gcd N
108 107 imp y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd m y F m = m y F m gcd N
109 68 a1i y Fin ¬ z y y z y
110 idd y Fin ¬ z y N N
111 idd y Fin ¬ z y F : F :
112 109 110 111 3anim123d y Fin ¬ z y y z N F : y N F :
113 ssun1 y y z
114 ssralv y y z m y z F m gcd N = 1 m y F m gcd N = 1
115 113 114 mp1i y Fin ¬ z y m y z F m gcd N = 1 m y F m gcd N = 1
116 ssralv y y z m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y n y z m F m gcd F n = 1
117 113 116 mp1i y Fin ¬ z y m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y n y z m F m gcd F n = 1
118 113 a1i y Fin ¬ z y m y y y z
119 118 ssdifd y Fin ¬ z y m y y m y z m
120 ssralv y m y z m n y z m F m gcd F n = 1 n y m F m gcd F n = 1
121 119 120 syl y Fin ¬ z y m y n y z m F m gcd F n = 1 n y m F m gcd F n = 1
122 121 ralimdva y Fin ¬ z y m y n y z m F m gcd F n = 1 m y n y m F m gcd F n = 1
123 117 122 syld y Fin ¬ z y m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y n y m F m gcd F n = 1
124 112 115 123 3anim123d y Fin ¬ z y y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1
125 124 imim1d y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1
126 125 imp31 y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1
127 108 126 eqtrd y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd m y F m = 1
128 rpmulgcd N m y F m F z N gcd m y F m = 1 N gcd m y F m F z = N gcd F z
129 102 127 128 syl2anc y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd m y F m F z = N gcd F z
130 vsnid z z
131 130 olci z y z z
132 elun z y z z y z z
133 131 132 mpbir z y z
134 74 oveq1d m = z F m gcd N = F z gcd N
135 134 eqeq1d m = z F m gcd N = 1 F z gcd N = 1
136 135 rspcv z y z m y z F m gcd N = 1 F z gcd N = 1
137 133 136 mp1i y z N F : m y z F m gcd N = 1 F z gcd N = 1
138 137 imp y z N F : m y z F m gcd N = 1 F z gcd N = 1
139 78 nnzd y z N F : F z
140 87 139 gcdcomd y z N F : N gcd F z = F z gcd N
141 140 eqeq1d y z N F : N gcd F z = 1 F z gcd N = 1
142 141 adantr y z N F : m y z F m gcd N = 1 N gcd F z = 1 F z gcd N = 1
143 138 142 mpbird y z N F : m y z F m gcd N = 1 N gcd F z = 1
144 143 3adant3 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd F z = 1
145 144 adantl y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 N gcd F z = 1
146 95 129 145 3eqtrd y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = 1
147 146 exp31 y Fin ¬ z y y N F : m y F m gcd N = 1 m y n y m F m gcd F n = 1 m y F m gcd N = 1 y z N F : m y z F m gcd N = 1 m y z n y z m F m gcd F n = 1 m y z F m gcd N = 1
148 11 22 33 44 53 147 findcard2s M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1
149 148 3expd M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1
150 149 3expd M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1
151 150 3imp M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1
152 151 3imp M Fin M N F : m M F m gcd N = 1 m M n M m F m gcd F n = 1 m M F m gcd N = 1