Theorem modgcd 11679

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 9418	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> M e. QQ )
2	1	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. QQ )
3		nnq 9425	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> N e. QQ )
4	3	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. QQ )
5		nngt0 8745	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> 0 < N )
6	5	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> 0 < N )
7		modqval 10097	. . . . . 6 |- ( ( M e. QQ /\ N e. QQ /\ 0 < N ) -> ( M mod N ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
8	2, 4, 6, 7	syl3anc 1216	. . . . 5 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
9		zcn 9059	. . . . . . 7 |- ( M e. ZZ -> M e. CC )
10	9	adantr 274	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. CC )
11		nncn 8728	. . . . . . 7 |- ( N e. NN -> N e. CC )
12	11	adantl 275	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. CC )
13		znq 9416	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M / N ) e. QQ )
14	13	flqcld 10050	. . . . . . 7 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( |_ ` ( M / N ) ) e. ZZ )
15	14	zcnd 9174	. . . . . 6 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC )
16		mulneg1 8157	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) )
17		mulcom 7749	. . . . . . . . . . . 12 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
18	17	negeqd 7957	. . . . . . . . . . 11 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> -u ( ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
19	16, 18	eqtrd 2172	. . . . . . . . . 10 |- ( ( ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC /\ N e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
20	19	ancoms 266	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
21	20	3adant1 999	. . . . . . . 8 |- ( ( M e. CC /\ N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) = -u ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) )
22	21	oveq2d 5790	. . . . . . 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 7747	. . . . . . . . 9 |- ( ( N e. CC /\ ( |_ ` ( M / N ) ) e. CC ) -> ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) e. CC )
24		negsub 8010	. . . . . . . . 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 284	. . . . . . . 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 1177	. . . . . . 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 2172	. . . . . 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 1216	. . . . 5 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) = ( M - ( N x. ( |_ ` ( M / N ) ) ) ) )
29	8, 28	eqtr4d 2175	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) = ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) )
30	29	oveq2d 5790	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( N gcd ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) ) )
31	14	znegcld 9175	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> -u ( |_ ` ( M / N ) ) e. ZZ )
32		nnz 9073	. . . . 5 |- ( N e. NN -> N e. ZZ )
33	32	adantl 275	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> N e. ZZ )
34		simpl 108	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> M e. ZZ )
35		gcdaddm 11672	. . . 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 1216	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd M ) = ( N gcd ( M + ( -u ( |_ ` ( M / N ) ) x. N ) ) ) )
37	30, 36	eqtr4d 2175	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( N gcd M ) )
38		zmodcl 10117	. . . 4 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) e. NN0 )
39	38	nn0zd 9171	. . 3 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( M mod N ) e. ZZ )
40		gcdcom 11662	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ ( M mod N ) e. ZZ ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( ( M mod N ) gcd N ) )
41	33, 39, 40	syl2anc 408	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd ( M mod N ) ) = ( ( M mod N ) gcd N ) )
42		gcdcom 11662	. . 3 |- ( ( N e. ZZ /\ M e. ZZ ) -> ( N gcd M ) = ( M gcd N ) )
43	33, 34, 42	syl2anc 408	. 2 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( N gcd M ) = ( M gcd N ) )
44	37, 41, 43	3eqtr3d 2180	1 |- ( ( M e. ZZ /\ N e. NN ) -> ( ( M mod N ) gcd N ) = ( M gcd N ) )

Syntax hints:   -> wi 4   /\ wa 103   /\ w3a 962   = wceq 1331   e. wcel 1480   class class class wbr 3929   ` cfv 5123  (class class class)co 5774   CCcc 7618   0cc0 7620   + caddc 7623   x. cmul 7625   < clt 7800   - cmin 7933   -ucneg 7934   / cdiv 8432   NNcn 8720   ZZcz 9054   QQcq 9411   |_cfl 10041   mod cmo 10095   gcd cgcd 11635

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 603  ax-in2 604  ax-io 698  ax-5 1423  ax-7 1424  ax-gen 1425  ax-ie1 1469  ax-ie2 1470  ax-8 1482  ax-10 1483  ax-11 1484  ax-i12 1485  ax-bndl 1486  ax-4 1487  ax-13 1491  ax-14 1492  ax-17 1506  ax-i9 1510  ax-ial 1514  ax-i5r 1515  ax-ext 2121  ax-coll 4043  ax-sep 4046  ax-nul 4054  ax-pow 4098  ax-pr 4131  ax-un 4355  ax-setind 4452  ax-iinf 4502  ax-cnex 7711  ax-resscn 7712  ax-1cn 7713  ax-1re 7714  ax-icn 7715  ax-addcl 7716  ax-addrcl 7717  ax-mulcl 7718  ax-mulrcl 7719  ax-addcom 7720  ax-mulcom 7721  ax-addass 7722  ax-mulass 7723  ax-distr 7724  ax-i2m1 7725  ax-0lt1 7726  ax-1rid 7727  ax-0id 7728  ax-rnegex 7729  ax-precex 7730  ax-cnre 7731  ax-pre-ltirr 7732  ax-pre-ltwlin 7733  ax-pre-lttrn 7734  ax-pre-apti 7735  ax-pre-ltadd 7736  ax-pre-mulgt0 7737  ax-pre-mulext 7738  ax-arch 7739  ax-caucvg 7740

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 816  df-dc 820  df-3or 963  df-3an 964  df-tru 1334  df-fal 1337  df-nf 1437  df-sb 1736  df-eu 2002  df-mo 2003  df-clab 2126  df-cleq 2132  df-clel 2135  df-nfc 2270  df-ne 2309  df-nel 2404  df-ral 2421  df-rex 2422  df-reu 2423  df-rmo 2424  df-rab 2425  df-v 2688  df-sbc 2910  df-csb 3004  df-dif 3073  df-un 3075  df-in 3077  df-ss 3084  df-nul 3364  df-if 3475  df-pw 3512  df-sn 3533  df-pr 3534  df-op 3536  df-uni 3737  df-int 3772  df-iun 3815  df-br 3930  df-opab 3990  df-mpt 3991  df-tr 4027  df-id 4215  df-po 4218  df-iso 4219  df-iord 4288  df-on 4290  df-ilim 4291  df-suc 4293  df-iom 4505  df-xp 4545  df-rel 4546  df-cnv 4547  df-co 4548  df-dm 4549  df-rn 4550  df-res 4551  df-ima 4552  df-iota 5088  df-fun 5125  df-fn 5126  df-f 5127  df-f1 5128  df-fo 5129  df-f1o 5130  df-fv 5131  df-riota 5730  df-ov 5777  df-oprab 5778  df-mpo 5779  df-1st 6038  df-2nd 6039  df-recs 6202  df-frec 6288  df-sup 6871  df-pnf 7802  df-mnf 7803  df-xr 7804  df-ltxr 7805  df-le 7806  df-sub 7935  df-neg 7936  df-reap 8337  df-ap 8344  df-div 8433  df-inn 8721  df-2 8779  df-3 8780  df-4 8781  df-n0 8978  df-z 9055  df-uz 9327  df-q 9412  df-rp 9442  df-fz 9791  df-fzo 9920  df-fl 10043  df-mod 10096  df-seqfrec 10219  df-exp 10293  df-cj 10614  df-re 10615  df-im 10616  df-rsqrt 10770  df-abs 10771  df-dvds 11494  df-gcd 11636

This theorem is referenced by:  eucalginv  11737  phimullem  11901