Theorem 4sqlem17 12930

Description: Lemma for 4sq 12933. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jul-2014.) (Revised by AV, 14-Sep-2020.)

Hypotheses

Ref	Expression
4sqlem11.1	|- S = { n | E. x e. ZZ E. y e. ZZ E. z e. ZZ E. w e. ZZ n = ( ( ( x ^ 2 ) + ( y ^ 2 ) ) + ( ( z ^ 2 ) + ( w ^ 2 ) ) ) }
4sq.2	|- ( ph -> N e. NN )
4sq.3	|- ( ph -> P = ( ( 2 x. N ) + 1 ) )
4sq.4	|- ( ph -> P e. Prime )
4sq.5	|- ( ph -> ( 0 ... ( 2 x. N ) ) C_ S )
4sq.6	|- T = { i e. NN | ( i x. P ) e. S }
4sq.7	|- M = inf ( T , RR , < )
4sq.m	|- ( ph -> M e. ( ZZ>= ` 2 ) )
4sq.a	|- ( ph -> A e. ZZ )
4sq.b	|- ( ph -> B e. ZZ )
4sq.c	|- ( ph -> C e. ZZ )
4sq.d	|- ( ph -> D e. ZZ )
4sq.e	|- E = ( ( ( A + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
4sq.f	|- F = ( ( ( B + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
4sq.g	|- G = ( ( ( C + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
4sq.h	|- H = ( ( ( D + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
4sq.r	|- R = ( ( ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) + ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) ) / M )
4sq.p	|- ( ph -> ( M x. P ) = ( ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) + ( ( C ^ 2 ) + ( D ^ 2 ) ) ) )

Assertion

Ref	Expression
4sqlem17	|- -. ph

Distinct variable groups:   n, N   P, i, n, w, x, y, z   S, i, n   T, i   ph, i, n   R, i   C, n   D, n   A, n   B, n   n, E   n, F   n, G   n, H   n, M

Allowed substitution hints:   ph( x, y, z, w)   A( x, y, z, w, i)   B( x, y, z, w, i)   C( x, y, z, w, i)   D( x, y, z, w, i)   R( x, y, z, w, n)   S( x, y, z, w)   T( x, y, z, w, n)   E( x, y, z, w, i)   F( x, y, z, w, i)   G( x, y, z, w, i)   H( x, y, z, w, i)   M( x, y, z, w, i)   N( x, y, z, w, i)

Proof of Theorem 4sqlem17

Dummy variable j is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		4sqlem11.1	. . . . . . 7 |- S = { n | E. x e. ZZ E. y e. ZZ E. z e. ZZ E. w e. ZZ n = ( ( ( x ^ 2 ) + ( y ^ 2 ) ) + ( ( z ^ 2 ) + ( w ^ 2 ) ) ) }
2		4sq.2	. . . . . . 7 |- ( ph -> N e. NN )
3		4sq.3	. . . . . . 7 |- ( ph -> P = ( ( 2 x. N ) + 1 ) )
4		4sq.4	. . . . . . 7 |- ( ph -> P e. Prime )
5		4sq.5	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( 0 ... ( 2 x. N ) ) C_ S )
6		4sq.6	. . . . . . 7 |- T = { i e. NN | ( i x. P ) e. S }
7		4sq.7	. . . . . . 7 |- M = inf ( T , RR , < )
8		4sq.m	. . . . . . 7 |- ( ph -> M e. ( ZZ>= ` 2 ) )
9		4sq.a	. . . . . . 7 |- ( ph -> A e. ZZ )
10		4sq.b	. . . . . . 7 |- ( ph -> B e. ZZ )
11		4sq.c	. . . . . . 7 |- ( ph -> C e. ZZ )
12		4sq.d	. . . . . . 7 |- ( ph -> D e. ZZ )
13		4sq.e	. . . . . . 7 |- E = ( ( ( A + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
14		4sq.f	. . . . . . 7 |- F = ( ( ( B + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
15		4sq.g	. . . . . . 7 |- G = ( ( ( C + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
16		4sq.h	. . . . . . 7 |- H = ( ( ( D + ( M / 2 ) ) mod M ) - ( M / 2 ) )
17		4sq.r	. . . . . . 7 |- R = ( ( ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) + ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) ) / M )
18		4sq.p	. . . . . . 7 |- ( ph -> ( M x. P ) = ( ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) + ( ( C ^ 2 ) + ( D ^ 2 ) ) ) )
19	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18	4sqlem16 12929	. . . . . 6 |- ( ph -> ( R <_ M /\ ( ( R = 0 \/ R = M ) -> ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) ) ) )
20	19	simpld 112	. . . . 5 |- ( ph -> R <_ M )
21	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7	4sqlem13m 12926	. . . . . . . 8 |- ( ph -> ( E. j j e. T /\ M < P ) )
22	21	simpld 112	. . . . . . 7 |- ( ph -> E. j j e. T )
23		1zzd 9473	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ j e. T ) -> 1 e. ZZ )
24		nnuz 9758	. . . . . . . . . 10 |- NN = ( ZZ>= ` 1 )
25	24	rabeqi 2792	. . . . . . . . 9 |- { i e. NN | ( i x. P ) e. S } = { i e. ( ZZ>= ` 1 ) | ( i x. P ) e. S }
26	6, 25	eqtri 2250	. . . . . . . 8 |- T = { i e. ( ZZ>= ` 1 ) | ( i x. P ) e. S }
27	6	ssrab3 3310	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- T C_ NN
28		simpr 110	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ph /\ j e. T ) -> j e. T )
29		elfznn 10250	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( i e. ( 1 ... j ) -> i e. NN )
30	29	adantl 277	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... j ) ) -> i e. NN )
31		prmnn 12632	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 |- ( P e. Prime -> P e. NN )
32	4, 31	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 |- ( ph -> P e. NN )
33	32	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... j ) ) -> P e. NN )
34	30, 33	nnmulcld 9159	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... j ) ) -> ( i x. P ) e. NN )
35	34	nnnn0d 9422	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... j ) ) -> ( i x. P ) e. NN0 )
36	1	4sqlemsdc 12923	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( i x. P ) e. NN0 -> DECID ( i x. P ) e. S )
37	35, 36	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... j ) ) -> DECID ( i x. P ) e. S )
38	23, 26, 28, 37	infssuzcldc 10455	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( ph /\ j e. T ) -> inf ( T , RR , < ) e. T )
39	22, 38	exlimddv 1945	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> inf ( T , RR , < ) e. T )
40	7, 39	eqeltrid 2316	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> M e. T )
41	27, 40	sselid 3222	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> M e. NN )
42	41	nnred 9123	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> M e. RR )
43	21	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> M < P )
44	42, 43	ltned 8260	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> M =/= P )
45	41	nncnd 9124	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> M e. CC )
46	45	sqvald 10892	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( M ^ 2 ) = ( M x. M ) )
47	46	breq1d 4093	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) <-> ( M x. M ) || ( M x. P ) ) )
48	41	nnzd 9568	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> M e. ZZ )
49		prmz 12633	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( P e. Prime -> P e. ZZ )
50	4, 49	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> P e. ZZ )
51	41	nnne0d 9155	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> M =/= 0 )
52		dvdscmulr 12331	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( M e. ZZ /\ P e. ZZ /\ ( M e. ZZ /\ M =/= 0 ) ) -> ( ( M x. M ) || ( M x. P ) <-> M || P ) )
53	48, 50, 48, 51, 52	syl112anc 1275	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( M x. M ) || ( M x. P ) <-> M || P ) )
54		dvdsprm 12659	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( M e. ( ZZ>= ` 2 ) /\ P e. Prime ) -> ( M || P <-> M = P ) )
55	8, 4, 54	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( M || P <-> M = P ) )
56	47, 53, 55	3bitrd 214	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) <-> M = P ) )
57	56	necon3bbid 2440	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( -. ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) <-> M =/= P ) )
58	44, 57	mpbird 167	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> -. ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) )
59		orc 717	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( R = 0 -> ( R = 0 \/ R = M ) )
60	19	simprd 114	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( R = 0 \/ R = M ) -> ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) ) )
61	59, 60	syl5 32	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( R = 0 -> ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) ) )
62	58, 61	mtod 667	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> -. R = 0 )
63	1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18	4sqlem14 12927	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> R e. NN0 )
64		elnn0 9371	. . . . . . . . . . . 12 |- ( R e. NN0 <-> ( R e. NN \/ R = 0 ) )
65	63, 64	sylib 122	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( R e. NN \/ R = 0 ) )
66	62, 65	ecased 1383	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> R e. NN )
67		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( A e. ZZ /\ B e. ZZ ) -> ( A + ( _i x. B ) ) e. ZZ[_i] )
68	9, 10, 67	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( A + ( _i x. B ) ) e. ZZ[_i] )
69		gzcn 12895	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( A + ( _i x. B ) ) e. ZZ[_i] -> ( A + ( _i x. B ) ) e. CC )
70	68, 69	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( A + ( _i x. B ) ) e. CC )
71	70	absvalsq2d 11694	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) = ( ( ( Re ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) ) )
72	9	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> A e. RR )
73	10	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> B e. RR )
74	72, 73	crred 11487	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( Re ` ( A + ( _i x. B ) ) ) = A )
75	74	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( ( Re ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) = ( A ^ 2 ) )
76	72, 73	crimd 11488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( Im ` ( A + ( _i x. B ) ) ) = B )
77	76	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( ( Im ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) = ( B ^ 2 ) )
78	75, 77	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( ( Re ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) )
79	71, 78	eqtrd 2262	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) = ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) )
80		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ( C e. ZZ /\ D e. ZZ ) -> ( C + ( _i x. D ) ) e. ZZ[_i] )
81	11, 12, 80	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( C + ( _i x. D ) ) e. ZZ[_i] )
82		gzcn 12895	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( C + ( _i x. D ) ) e. ZZ[_i] -> ( C + ( _i x. D ) ) e. CC )
83	81, 82	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( C + ( _i x. D ) ) e. CC )
84	83	absvalsq2d 11694	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) = ( ( ( Re ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) )
85	11	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> C e. RR )
86	12	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> D e. RR )
87	85, 86	crred 11487	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( Re ` ( C + ( _i x. D ) ) ) = C )
88	87	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( ( Re ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) = ( C ^ 2 ) )
89	85, 86	crimd 11488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> ( Im ` ( C + ( _i x. D ) ) ) = D )
90	89	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( ( Im ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) = ( D ^ 2 ) )
91	88, 90	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( ( Re ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( C ^ 2 ) + ( D ^ 2 ) ) )
92	84, 91	eqtrd 2262	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) = ( ( C ^ 2 ) + ( D ^ 2 ) ) )
93	79, 92	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) + ( ( C ^ 2 ) + ( D ^ 2 ) ) ) )
94	18, 93	eqtr4d 2265	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( M x. P ) = ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) )
95	94	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( M x. P ) / M ) = ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) )
96	32	nncnd 9124	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> P e. CC )
97	41	nnap0d 9156	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> M # 0 )
98	96, 45, 97	divcanap3d 8942	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( M x. P ) / M ) = P )
99	95, 98	eqtr3d 2264	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) = P )
100	9, 41, 13	4sqlem5 12905	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> ( E e. ZZ /\ ( ( A - E ) / M ) e. ZZ ) )
101	100	simpld 112	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> E e. ZZ )
102	10, 41, 14	4sqlem5 12905	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> ( F e. ZZ /\ ( ( B - F ) / M ) e. ZZ ) )
103	102	simpld 112	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> F e. ZZ )
104		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( E e. ZZ /\ F e. ZZ ) -> ( E + ( _i x. F ) ) e. ZZ[_i] )
105	101, 103, 104	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( E + ( _i x. F ) ) e. ZZ[_i] )
106		gzcn 12895	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( E + ( _i x. F ) ) e. ZZ[_i] -> ( E + ( _i x. F ) ) e. CC )
107	105, 106	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( E + ( _i x. F ) ) e. CC )
108	107	absvalsq2d 11694	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) = ( ( ( Re ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) ) )
109	101	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> E e. RR )
110	103	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> F e. RR )
111	109, 110	crred 11487	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( Re ` ( E + ( _i x. F ) ) ) = E )
112	111	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( Re ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) = ( E ^ 2 ) )
113	109, 110	crimd 11488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( Im ` ( E + ( _i x. F ) ) ) = F )
114	113	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( Im ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) = ( F ^ 2 ) )
115	112, 114	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( ( Re ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) )
116	108, 115	eqtrd 2262	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) = ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) )
117	11, 41, 15	4sqlem5 12905	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> ( G e. ZZ /\ ( ( C - G ) / M ) e. ZZ ) )
118	117	simpld 112	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> G e. ZZ )
119	12, 41, 16	4sqlem5 12905	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 |- ( ph -> ( H e. ZZ /\ ( ( D - H ) / M ) e. ZZ ) )
120	119	simpld 112	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> H e. ZZ )
121		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ( G e. ZZ /\ H e. ZZ ) -> ( G + ( _i x. H ) ) e. ZZ[_i] )
122	118, 120, 121	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( G + ( _i x. H ) ) e. ZZ[_i] )
123		gzcn 12895	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ( G + ( _i x. H ) ) e. ZZ[_i] -> ( G + ( _i x. H ) ) e. CC )
124	122, 123	syl 14	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( G + ( _i x. H ) ) e. CC )
125	124	absvalsq2d 11694	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) = ( ( ( Re ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) )
126	118	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> G e. RR )
127	120	zred 9569	. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 |- ( ph -> H e. RR )
128	126, 127	crred 11487	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( Re ` ( G + ( _i x. H ) ) ) = G )
129	128	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( Re ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) = ( G ^ 2 ) )
130	126, 127	crimd 11488	. . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 |- ( ph -> ( Im ` ( G + ( _i x. H ) ) ) = H )
131	130	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> ( ( Im ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) = ( H ^ 2 ) )
132	129, 131	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( ( ( Re ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) + ( ( Im ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) )
133	125, 132	eqtrd 2262	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) = ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) )
134	116, 133	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) + ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) ) )
135	134	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) = ( ( ( ( E ^ 2 ) + ( F ^ 2 ) ) + ( ( G ^ 2 ) + ( H ^ 2 ) ) ) / M ) )
136	135, 17	eqtr4di 2280	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) = R )
137	99, 136	oveq12d 6019	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) x. ( ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) ) = ( P x. R ) )
138	66	nncnd 9124	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> R e. CC )
139	96, 138	mulcomd 8168	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( P x. R ) = ( R x. P ) )
140	137, 139	eqtrd 2262	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) x. ( ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) ) = ( R x. P ) )
141		eqid 2229	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) )
142		eqid 2229	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) = ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) )
143	9	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> A e. CC )
144		ax-icn 8094	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- _i e. CC
145	10	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> B e. CC )
146		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( _i e. CC /\ B e. CC ) -> ( _i x. B ) e. CC )
147	144, 145, 146	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. B ) e. CC )
148	101	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> E e. CC )
149	103	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> F e. CC )
150		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( _i e. CC /\ F e. CC ) -> ( _i x. F ) e. CC )
151	144, 149, 150	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. F ) e. CC )
152	143, 147, 148, 151	addsub4d 8504	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( A + ( _i x. B ) ) - ( E + ( _i x. F ) ) ) = ( ( A - E ) + ( ( _i x. B ) - ( _i x. F ) ) ) )
153	144	a1i 9	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> _i e. CC )
154	153, 145, 149	subdid 8560	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. ( B - F ) ) = ( ( _i x. B ) - ( _i x. F ) ) )
155	154	oveq2d 6017	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( A - E ) + ( _i x. ( B - F ) ) ) = ( ( A - E ) + ( ( _i x. B ) - ( _i x. F ) ) ) )
156	152, 155	eqtr4d 2265	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( A + ( _i x. B ) ) - ( E + ( _i x. F ) ) ) = ( ( A - E ) + ( _i x. ( B - F ) ) ) )
157	156	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( A + ( _i x. B ) ) - ( E + ( _i x. F ) ) ) / M ) = ( ( ( A - E ) + ( _i x. ( B - F ) ) ) / M ) )
158	143, 148	subcld 8457	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( A - E ) e. CC )
159	145, 149	subcld 8457	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( B - F ) e. CC )
160		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( _i e. CC /\ ( B - F ) e. CC ) -> ( _i x. ( B - F ) ) e. CC )
161	144, 159, 160	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( _i x. ( B - F ) ) e. CC )
162	158, 161, 45, 97	divdirapd 8976	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( A - E ) + ( _i x. ( B - F ) ) ) / M ) = ( ( ( A - E ) / M ) + ( ( _i x. ( B - F ) ) / M ) ) )
163	153, 159, 45, 97	divassapd 8973	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( _i x. ( B - F ) ) / M ) = ( _i x. ( ( B - F ) / M ) ) )
164	163	oveq2d 6017	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( A - E ) / M ) + ( ( _i x. ( B - F ) ) / M ) ) = ( ( ( A - E ) / M ) + ( _i x. ( ( B - F ) / M ) ) ) )
165	157, 162, 164	3eqtrd 2266	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( A + ( _i x. B ) ) - ( E + ( _i x. F ) ) ) / M ) = ( ( ( A - E ) / M ) + ( _i x. ( ( B - F ) / M ) ) ) )
166	100	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( A - E ) / M ) e. ZZ )
167	102	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( B - F ) / M ) e. ZZ )
168		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( A - E ) / M ) e. ZZ /\ ( ( B - F ) / M ) e. ZZ ) -> ( ( ( A - E ) / M ) + ( _i x. ( ( B - F ) / M ) ) ) e. ZZ[_i] )
169	166, 167, 168	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( A - E ) / M ) + ( _i x. ( ( B - F ) / M ) ) ) e. ZZ[_i] )
170	165, 169	eqeltrd 2306	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( ( ( A + ( _i x. B ) ) - ( E + ( _i x. F ) ) ) / M ) e. ZZ[_i] )
171	11	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> C e. CC )
172	12	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> D e. CC )
173		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( _i e. CC /\ D e. CC ) -> ( _i x. D ) e. CC )
174	144, 172, 173	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. D ) e. CC )
175	118	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> G e. CC )
176	120	zcnd 9570	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ph -> H e. CC )
177		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 |- ( ( _i e. CC /\ H e. CC ) -> ( _i x. H ) e. CC )
178	144, 176, 177	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. H ) e. CC )
179	171, 174, 175, 178	addsub4d 8504	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( C + ( _i x. D ) ) - ( G + ( _i x. H ) ) ) = ( ( C - G ) + ( ( _i x. D ) - ( _i x. H ) ) ) )
180	153, 172, 176	subdid 8560	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 |- ( ph -> ( _i x. ( D - H ) ) = ( ( _i x. D ) - ( _i x. H ) ) )
181	180	oveq2d 6017	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( ( C - G ) + ( _i x. ( D - H ) ) ) = ( ( C - G ) + ( ( _i x. D ) - ( _i x. H ) ) ) )
182	179, 181	eqtr4d 2265	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( C + ( _i x. D ) ) - ( G + ( _i x. H ) ) ) = ( ( C - G ) + ( _i x. ( D - H ) ) ) )
183	182	oveq1d 6016	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( C + ( _i x. D ) ) - ( G + ( _i x. H ) ) ) / M ) = ( ( ( C - G ) + ( _i x. ( D - H ) ) ) / M ) )
184	171, 175	subcld 8457	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( C - G ) e. CC )
185	172, 176	subcld 8457	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ph -> ( D - H ) e. CC )
186		mulcl 8126	. . . . . . . . . . . . . . . 16 |- ( ( _i e. CC /\ ( D - H ) e. CC ) -> ( _i x. ( D - H ) ) e. CC )
187	144, 185, 186	sylancr 414	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( _i x. ( D - H ) ) e. CC )
188	184, 187, 45, 97	divdirapd 8976	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( C - G ) + ( _i x. ( D - H ) ) ) / M ) = ( ( ( C - G ) / M ) + ( ( _i x. ( D - H ) ) / M ) ) )
189	153, 185, 45, 97	divassapd 8973	. . . . . . . . . . . . . . 15 |- ( ph -> ( ( _i x. ( D - H ) ) / M ) = ( _i x. ( ( D - H ) / M ) ) )
190	189	oveq2d 6017	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( ( C - G ) / M ) + ( ( _i x. ( D - H ) ) / M ) ) = ( ( ( C - G ) / M ) + ( _i x. ( ( D - H ) / M ) ) ) )
191	183, 188, 190	3eqtrd 2266	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( C + ( _i x. D ) ) - ( G + ( _i x. H ) ) ) / M ) = ( ( ( C - G ) / M ) + ( _i x. ( ( D - H ) / M ) ) ) )
192	117	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( C - G ) / M ) e. ZZ )
193	119	simprd 114	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ph -> ( ( D - H ) / M ) e. ZZ )
194		gzreim 12902	. . . . . . . . . . . . . 14 |- ( ( ( ( C - G ) / M ) e. ZZ /\ ( ( D - H ) / M ) e. ZZ ) -> ( ( ( C - G ) / M ) + ( _i x. ( ( D - H ) / M ) ) ) e. ZZ[_i] )
195	192, 193, 194	syl2anc 411	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> ( ( ( C - G ) / M ) + ( _i x. ( ( D - H ) / M ) ) ) e. ZZ[_i] )
196	191, 195	eqeltrd 2306	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( ( ( C + ( _i x. D ) ) - ( G + ( _i x. H ) ) ) / M ) e. ZZ[_i] )
197	32	nnnn0d 9422	. . . . . . . . . . . . 13 |- ( ph -> P e. NN0 )
198	99, 197	eqeltrd 2306	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ph -> ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) e. NN0 )
199	1, 68, 81, 105, 122, 141, 142, 41, 170, 196, 198	mul4sqlem 12916	. . . . . . . . . . 11 |- ( ph -> ( ( ( ( ( abs ` ( A + ( _i x. B ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( C + ( _i x. D ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) x. ( ( ( ( abs ` ( E + ( _i x. F ) ) ) ^ 2 ) + ( ( abs ` ( G + ( _i x. H ) ) ) ^ 2 ) ) / M ) ) e. S )
200	140, 199	eqeltrrd 2307	. . . . . . . . . 10 |- ( ph -> ( R x. P ) e. S )
201		oveq1 6008	. . . . . . . . . . . 12 |- ( i = R -> ( i x. P ) = ( R x. P ) )
202	201	eleq1d 2298	. . . . . . . . . . 11 |- ( i = R -> ( ( i x. P ) e. S <-> ( R x. P ) e. S ) )
203	202, 6	elrab2 2962	. . . . . . . . . 10 |- ( R e. T <-> ( R e. NN /\ ( R x. P ) e. S ) )
204	66, 200, 203	sylanbrc 417	. . . . . . . . 9 |- ( ph -> R e. T )
205	204	adantr 276	. . . . . . . 8 |- ( ( ph /\ j e. T ) -> R e. T )
206		elfznn 10250	. . . . . . . . . . . 12 |- ( i e. ( 1 ... R ) -> i e. NN )
207	206	adantl 277	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... R ) ) -> i e. NN )
208	32	ad2antrr 488	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... R ) ) -> P e. NN )
209	207, 208	nnmulcld 9159	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... R ) ) -> ( i x. P ) e. NN )
210	209	nnnn0d 9422	. . . . . . . . 9 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... R ) ) -> ( i x. P ) e. NN0 )
211	210, 36	syl 14	. . . . . . . 8 |- ( ( ( ph /\ j e. T ) /\ i e. ( 1 ... R ) ) -> DECID ( i x. P ) e. S )
212	23, 26, 205, 211	infssuzledc 10454	. . . . . . 7 |- ( ( ph /\ j e. T ) -> inf ( T , RR , < ) <_ R )
213	22, 212	exlimddv 1945	. . . . . 6 |- ( ph -> inf ( T , RR , < ) <_ R )
214	7, 213	eqbrtrid 4118	. . . . 5 |- ( ph -> M <_ R )
215	66	nnred 9123	. . . . . 6 |- ( ph -> R e. RR )
216	215, 42	letri3d 8262	. . . . 5 |- ( ph -> ( R = M <-> ( R <_ M /\ M <_ R ) ) )
217	20, 214, 216	mpbir2and 950	. . . 4 |- ( ph -> R = M )
218	217	olcd 739	. . 3 |- ( ph -> ( R = 0 \/ R = M ) )
219	218, 60	mpd 13	. 2 |- ( ph -> ( M ^ 2 ) || ( M x. P ) )
220	219, 58	pm2.65i 642	1 |- -. ph

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   <-> wb 105   \/ wo 713  DECID wdc 839   = wceq 1395   E.wex 1538   e. wcel 2200   {cab 2215   =/= wne 2400   E.wrex 2509   {crab 2512   C_ wss 3197   class class class wbr 4083   ` cfv 5318  (class class class)co 6001  infcinf 7150   CCcc 7997   RRcr 7998   0cc0 7999   1c1 8000   _ici 8001   + caddc 8002   x. cmul 8004   < clt 8181   <_ cle 8182   - cmin 8317   / cdiv 8819   NNcn 9110   2c2 9161   NN0cn0 9369   ZZcz 9446   ZZ>=cuz 9722   ...cfz 10204   mod cmo 10544   ^cexp 10760   Recre 11351   Imcim 11352   abscabs 11508   || cdvds 12298   Primecprime 12629   ZZ[_i]cgz 12892

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4199  ax-sep 4202  ax-nul 4210  ax-pow 4258  ax-pr 4293  ax-un 4524  ax-setind 4629  ax-iinf 4680  ax-cnex 8090  ax-resscn 8091  ax-1cn 8092  ax-1re 8093  ax-icn 8094  ax-addcl 8095  ax-addrcl 8096  ax-mulcl 8097  ax-mulrcl 8098  ax-addcom 8099  ax-mulcom 8100  ax-addass 8101  ax-mulass 8102  ax-distr 8103  ax-i2m1 8104  ax-0lt1 8105  ax-1rid 8106  ax-0id 8107  ax-rnegex 8108  ax-precex 8109  ax-cnre 8110  ax-pre-ltirr 8111  ax-pre-ltwlin 8112  ax-pre-lttrn 8113  ax-pre-apti 8114  ax-pre-ltadd 8115  ax-pre-mulgt0 8116  ax-pre-mulext 8117  ax-arch 8118  ax-caucvg 8119

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 836  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2801  df-sbc 3029  df-csb 3125  df-dif 3199  df-un 3201  df-in 3203  df-ss 3210  df-nul 3492  df-if 3603  df-pw 3651  df-sn 3672  df-pr 3673  df-op 3675  df-uni 3889  df-int 3924  df-iun 3967  df-br 4084  df-opab 4146  df-mpt 4147  df-tr 4183  df-id 4384  df-po 4387  df-iso 4388  df-iord 4457  df-on 4459  df-ilim 4460  df-suc 4462  df-iom 4683  df-xp 4725  df-rel 4726  df-cnv 4727  df-co 4728  df-dm 4729  df-rn 4730  df-res 4731  df-ima 4732  df-iota 5278  df-fun 5320  df-fn 5321  df-f 5322  df-f1 5323  df-fo 5324  df-f1o 5325  df-fv 5326  df-isom 5327  df-riota 5954  df-ov 6004  df-oprab 6005  df-mpo 6006  df-1st 6286  df-2nd 6287  df-recs 6451  df-irdg 6516  df-frec 6537  df-1o 6562  df-2o 6563  df-oadd 6566  df-er 6680  df-en 6888  df-dom 6889  df-fin 6890  df-sup 7151  df-inf 7152  df-pnf 8183  df-mnf 8184  df-xr 8185  df-ltxr 8186  df-le 8187  df-sub 8319  df-neg 8320  df-reap 8722  df-ap 8729  df-div 8820  df-inn 9111  df-2 9169  df-3 9170  df-4 9171  df-n0 9370  df-z 9447  df-uz 9723  df-q 9815  df-rp 9850  df-fz 10205  df-fzo 10339  df-fl 10490  df-mod 10545  df-seqfrec 10670  df-exp 10761  df-ihash 10998  df-cj 11353  df-re 11354  df-im 11355  df-rsqrt 11509  df-abs 11510  df-dvds 12299  df-gcd 12475  df-prm 12630  df-gz 12893

This theorem is referenced by:  4sqlem18  12931