Theorem modgcd 10589

Description: The gcd remains unchanged if one operand is replaced with its remainder modulo the other. (Contributed by Paul Chapman, 31-Mar-2011.)

Assertion

Ref	Expression
modgcd	|- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( ( M mod N ) gcd N ) = ( M gcd N ) )

Proof of Theorem modgcd

Step	Hyp	Ref	Expression
1		zq 8844	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> M e. QQ )
2	1	adantr 270	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. QQ )
3		nnq 8851	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> N e. QQ )
4	3	adantl 271	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. QQ )
5		nngt0 8183	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> 0 < N )
6	5	adantl 271	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> 0 < N )
7		modqval 9458	. . . . . 6 |- ( ( M e. QQ /\ N e. QQ /\ 0 < N ) -> ( M mod N ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
8	2, 4, 6, 7	syl3anc 1170	. . . . 5 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
9		zcn 8489	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> M e. CC )
10	9	adantr 270	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. CC )
11		nncn 8166	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> N e. CC )
12	11	adantl 271	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. CC )
13		znq 8842	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M / N ) e. QQ )
14	13	flqcld 9411	. . . . . . 7 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( |_ ` ( M / N ) ) e. ZZ )
15	14	zcnd 8603	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC )
16		mulneg1 7618	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) )
17		mulcom 7216	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
18	17	negeqd 7422	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> -u ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
19	16, 18	eqtrd 2115	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
20	19	ancoms 264	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
21	20	3adant1 957	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. CC /\ N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
22	21	oveq2d 5579	. . . . . . 7 |- ( ( M e. CC /\ N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) = ( M + -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
23		mulcl 7214	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) e. CC )
24		negsub 7475	. . . . . . . . 9 |- ( ( M e. CC /\ ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) e. CC ) -> ( M + -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
25	23, 24	sylan2 280	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. CC /\ ( N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) ) -> ( M + -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
26	25	3impb 1135	. . . . . . 7 |- ( ( M e. CC /\ N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( M + -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
27	22, 26	eqtrd 2115	. . . . . 6 |- ( ( M e. CC /\ N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
28	10, 12, 15, 27	syl3anc 1170	. . . . 5 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
29	8, 28	eqtr4d 2118	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) = ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) )
30	29	oveq2d 5579	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( N gcd ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) ) )
31	14	znegcld 8604	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> -u ( |_ ` ( M / N ) ) e. ZZ )
32		nnz 8503	. . . . 5 |- ( N e. NN -> N e. ZZ )
33	32	adantl 271	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. ZZ )
34		simpl 107	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. ZZ )
35		gcdaddm 10582	. . . 4 |- ( ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) e. ZZ /\ N e. ZZ /\ M e. ZZ ) -> ( N gcd M ) = ( N gcd ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) ) )
36	31, 33, 34, 35	syl3anc 1170	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd M ) = ( N gcd ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) ) )
37	30, 36	eqtr4d 2118	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( N gcd M ) )
38		zmodcl 9478	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) e. NN0 )
39	38	nn0zd 8600	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) e. ZZ )
40		gcdcom 10572	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ ( M mod N ) e. ZZ ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( ( M mod N ) gcd N ) )
41	33, 39, 40	syl2anc 403	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( ( M mod N ) gcd N ) )
42		gcdcom 10572	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. ZZ ) -> ( N gcd M ) = ( M gcd N ) )
43	33, 34, 42	syl2anc 403	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd M ) = ( M gcd N ) )
44	37, 41, 43	3eqtr3d 2123	1 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( ( M mod N ) gcd N ) = ( M gcd N ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 102   /\ w3a 920   = wceq 1285   e. wcel 1434   class class class wbr 3805   ` cfv 4952  (class class class)co 5563   CCcc 7093   0cc0 7095   + caddc 7098   x. cmul 7100   < clt 7267   - cmin 7398   -ucneg 7399   / cdiv 7879   NNcn 8158   ZZcz 8484   QQcq 8837   |_cfl 9402   mod cmo 9456   gcd cgcd 10545

This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-mp 7  ax-ia1 104  ax-ia2 105  ax-ia3 106  ax-in1 577  ax-in2 578  ax-io 663  ax-5 1377  ax-7 1378  ax-gen 1379  ax-ie1 1423  ax-ie2 1424  ax-8 1436  ax-10 1437  ax-11 1438  ax-i12 1439  ax-bndl 1440  ax-4 1441  ax-13 1445  ax-14 1446  ax-17 1460  ax-i9 1464  ax-ial 1468  ax-i5r 1469  ax-ext 2065  ax-coll 3913  ax-sep 3916  ax-nul 3924  ax-pow 3968  ax-pr 3992  ax-un 4216  ax-setind 4308  ax-iinf 4357  ax-cnex 7181  ax-resscn 7182  ax-1cn 7183  ax-1re 7184  ax-icn 7185  ax-addcl 7186  ax-addrcl 7187  ax-mulcl 7188  ax-mulrcl 7189  ax-addcom 7190  ax-mulcom 7191  ax-addass 7192  ax-mulass 7193  ax-distr 7194  ax-i2m1 7195  ax-0lt1 7196  ax-1rid 7197  ax-0id 7198  ax-rnegex 7199  ax-precex 7200  ax-cnre 7201  ax-pre-ltirr 7202  ax-pre-ltwlin 7203  ax-pre-lttrn 7204  ax-pre-apti 7205  ax-pre-ltadd 7206  ax-pre-mulgt0 7207  ax-pre-mulext 7208  ax-arch 7209  ax-caucvg 7210

This theorem depends on definitions:  df-bi 115  df-dc 777  df-3or 921  df-3an 922  df-tru 1288  df-fal 1291  df-nf 1391  df-sb 1688  df-eu 1946  df-mo 1947  df-clab 2070  df-cleq 2076  df-clel 2079  df-nfc 2212  df-ne 2250  df-nel 2345  df-ral 2358  df-rex 2359  df-reu 2360  df-rmo 2361  df-rab 2362  df-v 2612  df-sbc 2825  df-csb 2918  df-dif 2984  df-un 2986  df-in 2988  df-ss 2995  df-nul 3268  df-if 3369  df-pw 3402  df-sn 3422  df-pr 3423  df-op 3425  df-uni 3622  df-int 3657  df-iun 3700  df-br 3806  df-opab 3860  df-mpt 3861  df-tr 3896  df-id 4076  df-po 4079  df-iso 4080  df-iord 4149  df-on 4151  df-ilim 4152  df-suc 4154  df-iom 4360  df-xp 4397  df-rel 4398  df-cnv 4399  df-co 4400  df-dm 4401  df-rn 4402  df-res 4403  df-ima 4404  df-iota 4917  df-fun 4954  df-fn 4955  df-f 4956  df-f1 4957  df-fo 4958  df-f1o 4959  df-fv 4960  df-riota 5519  df-ov 5566  df-oprab 5567  df-mpt2 5568  df-1st 5818  df-2nd 5819  df-recs 5974  df-frec 6060  df-sup 6491  df-pnf 7269  df-mnf 7270  df-xr 7271  df-ltxr 7272  df-le 7273  df-sub 7400  df-neg 7401  df-reap 7794  df-ap 7801  df-div 7880  df-inn 8159  df-2 8217  df-3 8218  df-4 8219  df-n0 8408  df-z 8485  df-uz 8753  df-q 8838  df-rp 8868  df-fz 9158  df-fzo 9282  df-fl 9404  df-mod 9457  df-iseq 9574  df-iexp 9625  df-cj 9930  df-re 9931  df-im 9932  df-rsqrt 10085  df-abs 10086  df-dvds 10404  df-gcd 10546

This theorem is referenced by:  eucalginv  10645  phimullem  10808