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Theorem 4sqlem12 15584
Description: Lemma for 4sq 15592. For any odd prime 𝑃, there is a 𝑘 < 𝑃 such that 𝑘𝑃 − 1 is a sum of two squares. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
4sq.1 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))}
4sq.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
4sq.3 (𝜑𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
4sq.4 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
4sqlem11.5 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
4sqlem11.6 𝐹 = (𝑣𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
Assertion
Ref Expression
4sqlem12 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
Distinct variable groups:   𝑤,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑛,𝑣,𝐴   𝑛,𝐹   𝑢,𝑘,𝑛,𝑚,𝑁,𝑣   𝑃,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝜑,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝑆,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝐴(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑢,𝑚)   𝑃(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝑘,𝑚)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem 4sqlem12
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 4sq.1 . . . 4 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))}
2 4sq.2 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
3 4sq.3 . . . 4 (𝜑𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
4 4sq.4 . . . 4 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
5 4sqlem11.5 . . . 4 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
6 4sqlem11.6 . . . 4 𝐹 = (𝑣𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
71, 2, 3, 4, 5, 64sqlem11 15583 . . 3 (𝜑 → (𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅)
8 n0 3907 . . 3 ((𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅ ↔ ∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹))
97, 8sylib 208 . 2 (𝜑 → ∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹))
10 vex 3189 . . . . . . 7 𝑗 ∈ V
11 eqeq1 2625 . . . . . . . 8 (𝑢 = 𝑗 → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
1211rexbidv 3045 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑗 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
1310, 12, 5elab2 3337 . . . . . 6 (𝑗𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃))
14 abid 2609 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)} ↔ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
155rexeqi 3132 . . . . . . . . 9 (∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ ∃𝑣 ∈ {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
16 oveq1 6611 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚↑2) = (𝑛↑2))
1716oveq1d 6619 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑛 → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑛↑2) mod 𝑃))
1817eqeq2d 2631 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
1918cbvrexv 3160 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃))
20 eqeq1 2625 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑣 → (𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2120rexbidv 3045 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑣 → (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2219, 21syl5bb 272 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = 𝑣 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2322rexab 3351 . . . . . . . . 9 (∃𝑣 ∈ {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
2414, 15, 233bitri 286 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)} ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
256rnmpt 5331 . . . . . . . . 9 ran 𝐹 = {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)}
2625eleq2i 2690 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ran 𝐹𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)})
27 rexcom4 3211 . . . . . . . . 9 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
28 r19.41v 3081 . . . . . . . . . 10 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
2928exbii 1771 . . . . . . . . 9 (∃𝑣𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
3027, 29bitri 264 . . . . . . . 8 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
3124, 26, 303bitr4i 292 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
32 ovex 6632 . . . . . . . . 9 ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ V
33 oveq2 6612 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) → ((𝑃 − 1) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3433eqeq2d 2631 . . . . . . . . 9 (𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) → (𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
3532, 34ceqsexv 3228 . . . . . . . 8 (∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3635rexbii 3034 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3731, 36bitri 264 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3813, 37anbi12i 732 . . . . 5 ((𝑗𝐴𝑗 ∈ ran 𝐹) ↔ (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
39 elin 3774 . . . . 5 (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) ↔ (𝑗𝐴𝑗 ∈ ran 𝐹))
40 reeanv 3097 . . . . 5 (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) ↔ (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
4138, 39, 403bitr4i 292 . . . 4 (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
42 eqtr2 2641 . . . . . 6 ((𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
4343ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℙ)
44 prmnn 15312 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℕ)
46 nnm1nn0 11278 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
4745, 46syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
4847nn0red 11296 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℝ)
4945nnrpd 11814 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℝ+)
5047nn0ge0d 11298 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ (𝑃 − 1))
5145nnred 10979 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℝ)
5251ltm1d 10900 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) < 𝑃)
53 modid 12635 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (𝑃 − 1) ∧ (𝑃 − 1) < 𝑃)) → ((𝑃 − 1) mod 𝑃) = (𝑃 − 1))
5448, 49, 50, 52, 53syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑃 − 1) mod 𝑃) = (𝑃 − 1))
5554oveq1d 6619 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
56 simp2r 1086 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ (0...𝑁))
57 elfzelz 12284 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
5856, 57syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ ℤ)
59 zsqcl2 12881 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑛 ∈ ℤ → (𝑛↑2) ∈ ℕ0)
6058, 59syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℕ0)
6160nn0red 11296 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℝ)
62 modlt 12619 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑛↑2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃)
6361, 49, 62syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃)
64 zsqcl 12874 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 ∈ ℤ → (𝑛↑2) ∈ ℤ)
6558, 64syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℤ)
6665, 45zmodcld 12631 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
6766nn0zd 11424 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℤ)
68 prmz 15313 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
6943, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℤ)
70 zltlem1 11374 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃 ↔ ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1)))
7167, 69, 70syl2anc 692 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃 ↔ ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1)))
7263, 71mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1))
7372, 54breqtrrd 4641 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃))
74 modsubdir 12679 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ (𝑛↑2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃) ↔ (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
7548, 61, 49, 74syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃) ↔ (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
7673, 75mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
77 simp3 1061 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
7855, 76, 773eqtr4rd 2666 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃))
79 simp2l 1085 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ (0...𝑁))
80 elfzelz 12284 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
8179, 80syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ ℤ)
82 zsqcl 12874 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℤ → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
8381, 82syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
8447nn0zd 11424 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
8584, 65zsubcld 11431 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) ∈ ℤ)
86 moddvds 14915 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑚↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) ∈ ℤ) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)))))
8745, 83, 85, 86syl3anc 1323 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)))))
8878, 87mpbid 222 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))))
89 zsqcl2 12881 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℤ → (𝑚↑2) ∈ ℕ0)
9081, 89syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℕ0)
9190nn0cnd 11297 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℂ)
9247nn0cnd 11297 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
9360nn0cnd 11297 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℂ)
9491, 92, 93subsub3d 10366 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) − (𝑃 − 1)))
9590, 60nn0addcld 11299 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℕ0)
9695nn0cnd 11297 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℂ)
9745nncnd 10980 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℂ)
98 1cnd 10000 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ∈ ℂ)
9996, 97, 98subsub3d 10366 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) − (𝑃 − 1)) = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
10094, 99eqtrd 2655 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))) = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
10188, 100breqtrd 4639 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
102 nn0p1nn 11276 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℕ0 → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ)
10395, 102syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ)
104103nnzd 11425 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ)
105 dvdssubr 14951 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃)))
10669, 104, 105syl2anc 692 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃)))
107101, 106mpbird 247 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
10845nnne0d 11009 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ≠ 0)
109 dvdsval2 14910 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ))
11069, 108, 104, 109syl3anc 1323 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ))
111107, 110mpbid 222 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ)
112 nnrp 11786 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ+)
113 nnrp 11786 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
114 rpdivcl 11800 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ+𝑃 ∈ ℝ+) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
115112, 113, 114syl2an 494 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
116103, 45, 115syl2anc 692 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
117116rpgt0d 11819 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃))
118 elnnz 11331 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℕ ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 0 < ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃)))
119111, 117, 118sylanbrc 697 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℕ)
120119nnge1d 11007 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃))
12195nn0red 11296 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℝ)
122 2nn 11129 . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 ∈ ℕ
12323ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℕ)
124 nnmulcl 10987 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
125122, 123, 124sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
126125nnred 10979 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
127126resqcld 12975 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) ∈ ℝ)
128 nnmulcl 10987 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 ∈ ℕ ∧ (2 · 𝑁) ∈ ℕ) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℕ)
129122, 125, 128sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℕ)
130129nnred 10979 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℝ)
131127, 130readdcld 10013 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) ∈ ℝ)
132 1red 9999 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ∈ ℝ)
133123nnsqcld 12969 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℕ)
134 nnmulcl 10987 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 ∈ ℕ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℕ) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
135122, 133, 134sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
136135nnred 10979 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℝ)
13790nn0red 11296 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℝ)
138133nnred 10979 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℝ)
13981zred 11426 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ ℝ)
140 elfzle1 12286 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑚)
14179, 140syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ 𝑚)
142123nnred 10979 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℝ)
143 elfzle2 12287 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚𝑁)
14479, 143syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚𝑁)
145 le2sq2 12879 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑚 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑚) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑚𝑁)) → (𝑚↑2) ≤ (𝑁↑2))
146139, 141, 142, 144, 145syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ≤ (𝑁↑2))
14758zred 11426 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ ℝ)
148 elfzle1 12286 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑛)
14956, 148syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ 𝑛)
150 elfzle2 12287 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 𝑛𝑁)
15156, 150syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛𝑁)
152 le2sq2 12879 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑛) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑛𝑁)) → (𝑛↑2) ≤ (𝑁↑2))
153147, 149, 142, 151, 152syl22anc 1324 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ≤ (𝑁↑2))
154137, 61, 138, 138, 146, 153le2addd 10590 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ≤ ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
155133nncnd 10980 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
1561552timesd 11219 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) = ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
157154, 156breqtrrd 4641 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ≤ (2 · (𝑁↑2)))
158 2lt4 11142 . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 < 4
159 2re 11034 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ∈ ℝ
160159a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 2 ∈ ℝ)
161 4re 11041 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4 ∈ ℝ
162161a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 4 ∈ ℝ)
163133nngt0d 11008 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < (𝑁↑2))
164 ltmul1 10817 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℝ ∧ 4 ∈ ℝ ∧ ((𝑁↑2) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑁↑2))) → (2 < 4 ↔ (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2))))
165160, 162, 138, 163, 164syl112anc 1327 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 < 4 ↔ (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2))))
166158, 165mpbii 223 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2)))
167 2cn 11035 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℂ
168123nncnd 10980 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℂ)
169 sqmul 12866 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
170167, 168, 169sylancr 694 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
171 sq2 12900 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
172171oveq1i 6614 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2))
173170, 172syl6eq 2671 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
174166, 173breqtrrd 4641 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) < ((2 · 𝑁)↑2))
175121, 136, 127, 157, 174lelttrd 10139 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) < ((2 · 𝑁)↑2))
176129nnrpd 11814 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℝ+)
177127, 176ltaddrpd 11849 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) < (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))))
178121, 127, 131, 175, 177lttrd 10142 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) < (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))))
179121, 131, 132, 178ltadd1dd 10582 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
18033ad2ant1 1080 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
181180oveq1d 6619 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃↑2) = (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
18297sqvald 12945 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
183125nncnd 10980 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
184 binom21 12920 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 · 𝑁) ∈ ℂ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
185183, 184syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
186181, 182, 1853eqtr3d 2663 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 · 𝑃) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
187179, 186breqtrrd 4641 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃))
188103nnred 10979 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ)
18945nngt0d 11008 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < 𝑃)
190 ltdivmul 10842 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ ∧ (𝑃 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑃)) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃 ↔ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃)))
191188, 51, 51, 189, 190syl112anc 1327 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃 ↔ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃)))
192187, 191mpbird 247 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)
193 1z 11351 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℤ
194 elfzm11 12352 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∧ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)))
195193, 69, 194sylancr 694 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∧ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)))
196111, 120, 192, 195mpbir3and 1243 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
197 gzreim 15567 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i])
19881, 58, 197syl2anc 692 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i])
199 gzcn 15560 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i] → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℂ)
200198, 199syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℂ)
201200absvalsq2d 14116 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2)))
202139, 147crred 13905 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛))) = 𝑚)
203202oveq1d 6619 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (𝑚↑2))
204139, 147crimd 13906 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛))) = 𝑛)
205204oveq1d 6619 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (𝑛↑2))
206203, 205oveq12d 6622 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2)) = ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)))
207201, 206eqtrd 2655 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)))
208207oveq1d 6619 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
209103nncnd 10980 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℂ)
210209, 97, 108divcan1d 10746 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
211208, 210eqtr4d 2658 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃))
212 oveq1 6611 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) → (𝑘 · 𝑃) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃))
213212eqeq2d 2631 . . . . . . . . 9 (𝑘 = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) → ((((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃) ↔ (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)))
214 fveq2 6148 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → (abs‘𝑢) = (abs‘(𝑚 + (i · 𝑛))))
215214oveq1d 6619 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → ((abs‘𝑢)↑2) = ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2))
216215oveq1d 6619 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1))
217216eqeq1d 2623 . . . . . . . . 9 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → ((((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃) ↔ (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)))
218213, 217rspc2ev 3308 . . . . . . . 8 ((((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i] ∧ (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
219196, 198, 211, 218syl3anc 1323 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
2202193expia 1264 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
22142, 220syl5 34 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
222221rexlimdvva 3031 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
22341, 222syl5bi 232 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
224223exlimdv 1858 . 2 (𝜑 → (∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
2259, 224mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 384  w3a 1036   = wceq 1480  wex 1701  wcel 1987  {cab 2607  wne 2790  wrex 2908  cin 3554  c0 3891   class class class wbr 4613  cmpt 4673  ran crn 5075  cfv 5847  (class class class)co 6604  cc 9878  cr 9879  0cc0 9880  1c1 9881  ici 9882   + caddc 9883   · cmul 9885   < clt 10018  cle 10019  cmin 10210   / cdiv 10628  cn 10964  2c2 11014  4c4 11016  0cn0 11236  cz 11321  +crp 11776  ...cfz 12268   mod cmo 12608  cexp 12800  cre 13771  cim 13772  abscabs 13908  cdvds 14907  cprime 15309  ℤ[i]cgz 15557
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1836  ax-6 1885  ax-7 1932  ax-8 1989  ax-9 1996  ax-10 2016  ax-11 2031  ax-12 2044  ax-13 2245  ax-ext 2601  ax-rep 4731  ax-sep 4741  ax-nul 4749  ax-pow 4803  ax-pr 4867  ax-un 6902  ax-cnex 9936  ax-resscn 9937  ax-1cn 9938  ax-icn 9939  ax-addcl 9940  ax-addrcl 9941  ax-mulcl 9942  ax-mulrcl 9943  ax-mulcom 9944  ax-addass 9945  ax-mulass 9946  ax-distr 9947  ax-i2m1 9948  ax-1ne0 9949  ax-1rid 9950  ax-rnegex 9951  ax-rrecex 9952  ax-cnre 9953  ax-pre-lttri 9954  ax-pre-lttrn 9955  ax-pre-ltadd 9956  ax-pre-mulgt0 9957  ax-pre-sup 9958
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1878  df-eu 2473  df-mo 2474  df-clab 2608  df-cleq 2614  df-clel 2617  df-nfc 2750  df-ne 2791  df-nel 2894  df-ral 2912  df-rex 2913  df-reu 2914  df-rmo 2915  df-rab 2916  df-v 3188  df-sbc 3418  df-csb 3515  df-dif 3558  df-un 3560  df-in 3562  df-ss 3569  df-pss 3571  df-nul 3892  df-if 4059  df-pw 4132  df-sn 4149  df-pr 4151  df-tp 4153  df-op 4155  df-uni 4403  df-int 4441  df-iun 4487  df-br 4614  df-opab 4674  df-mpt 4675  df-tr 4713  df-eprel 4985  df-id 4989  df-po 4995  df-so 4996  df-fr 5033  df-we 5035  df-xp 5080  df-rel 5081  df-cnv 5082  df-co 5083  df-dm 5084  df-rn 5085  df-res 5086  df-ima 5087  df-pred 5639  df-ord 5685  df-on 5686  df-lim 5687  df-suc 5688  df-iota 5810  df-fun 5849  df-fn 5850  df-f 5851  df-f1 5852  df-fo 5853  df-f1o 5854  df-fv 5855  df-riota 6565  df-ov 6607  df-oprab 6608  df-mpt2 6609  df-om 7013  df-1st 7113  df-2nd 7114  df-wrecs 7352  df-recs 7413  df-rdg 7451  df-1o 7505  df-2o 7506  df-oadd 7509  df-er 7687  df-en 7900  df-dom 7901  df-sdom 7902  df-fin 7903  df-sup 8292  df-inf 8293  df-card 8709  df-cda 8934  df-pnf 10020  df-mnf 10021  df-xr 10022  df-ltxr 10023  df-le 10024  df-sub 10212  df-neg 10213  df-div 10629  df-nn 10965  df-2 11023  df-3 11024  df-4 11025  df-n0 11237  df-xnn0 11308  df-z 11322  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12269  df-fl 12533  df-mod 12609  df-seq 12742  df-exp 12801  df-hash 13058  df-cj 13773  df-re 13774  df-im 13775  df-sqrt 13909  df-abs 13910  df-dvds 14908  df-gcd 15141  df-prm 15310  df-gz 15558
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