Proof of Theorem 2sqlem4
Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | 2sq.1 |
. . 3
⊢ 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2)) |
2 | | 2sqlem5.1 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ) |
3 | 2 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝑁 ∈ ℕ) |
4 | | 2sqlem5.2 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ) |
5 | 4 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 ∈ ℙ) |
6 | | 2sqlem4.3 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℤ) |
7 | 6 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝐴 ∈ ℤ) |
8 | | 2sqlem4.4 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℤ) |
9 | 8 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝐵 ∈ ℤ) |
10 | | 2sqlem4.5 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℤ) |
11 | 10 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝐶 ∈ ℤ) |
12 | | 2sqlem4.6 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℤ) |
13 | 12 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝐷 ∈ ℤ) |
14 | | 2sqlem4.7 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑁 · 𝑃) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) |
15 | 14 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → (𝑁 · 𝑃) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) |
16 | | 2sqlem4.8 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) |
17 | 16 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) |
18 | | simpr 109 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) |
19 | 1, 3, 5, 7, 9, 11,
13, 15, 17, 18 | 2sqlem3 13553 |
. 2
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷))) → 𝑁 ∈ 𝑆) |
20 | 2 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝑁 ∈ ℕ) |
21 | 4 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 ∈ ℙ) |
22 | 6 | znegcld 9311 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → -𝐴 ∈ ℤ) |
23 | 22 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → -𝐴 ∈ ℤ) |
24 | 8 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝐵 ∈ ℤ) |
25 | 10 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝐶 ∈ ℤ) |
26 | 12 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝐷 ∈ ℤ) |
27 | 6 | zcnd 9310 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ) |
28 | | sqneg 10510 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℂ → (-𝐴↑2) = (𝐴↑2)) |
29 | 27, 28 | syl 14 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (-𝐴↑2) = (𝐴↑2)) |
30 | 29 | oveq1d 5856 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((-𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) |
31 | 14, 30 | eqtr4d 2201 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑁 · 𝑃) = ((-𝐴↑2) + (𝐵↑2))) |
32 | 31 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → (𝑁 · 𝑃) = ((-𝐴↑2) + (𝐵↑2))) |
33 | 16 | adantr 274 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) |
34 | 12 | zcnd 9310 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ) |
35 | 27, 34 | mulneg1d 8305 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (-𝐴 · 𝐷) = -(𝐴 · 𝐷)) |
36 | 35 | oveq2d 5857 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + (-𝐴 · 𝐷)) = ((𝐶 · 𝐵) + -(𝐴 · 𝐷))) |
37 | 10, 8 | zmulcld 9315 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) ∈ ℤ) |
38 | 37 | zcnd 9310 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) ∈ ℂ) |
39 | 6, 12 | zmulcld 9315 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐷) ∈ ℤ) |
40 | 39 | zcnd 9310 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐴 · 𝐷) ∈ ℂ) |
41 | 38, 40 | negsubd 8211 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + -(𝐴 · 𝐷)) = ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) |
42 | 36, 41 | eqtrd 2198 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + (-𝐴 · 𝐷)) = ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) |
43 | 42 | breq2d 3993 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (-𝐴 · 𝐷)) ↔ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
44 | 43 | biimpar 295 |
. . 3
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (-𝐴 · 𝐷))) |
45 | 1, 20, 21, 23, 24, 25, 26, 32, 33, 44 | 2sqlem3 13553 |
. 2
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) → 𝑁 ∈ 𝑆) |
46 | | prmz 12039 |
. . . . . 6
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℤ) |
47 | 4, 46 | syl 14 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℤ) |
48 | | zsqcl 10521 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝐶 ∈ ℤ → (𝐶↑2) ∈
ℤ) |
49 | 10, 48 | syl 14 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℤ) |
50 | 2 | nnzd 9308 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℤ) |
51 | 49, 50 | zmulcld 9315 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · 𝑁) ∈ ℤ) |
52 | | zsqcl 10521 |
. . . . . . 7
⊢ (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴↑2) ∈
ℤ) |
53 | 6, 52 | syl 14 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℤ) |
54 | 51, 53 | zsubcld 9314 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)) ∈ ℤ) |
55 | | dvdsmul1 11749 |
. . . . 5
⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)) ∈ ℤ) → 𝑃 ∥ (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)))) |
56 | 47, 54, 55 | syl2anc 409 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)))) |
57 | 10, 6 | zmulcld 9315 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐴) ∈ ℤ) |
58 | 57 | zcnd 9310 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (𝐶 · 𝐴) ∈ ℂ) |
59 | 58 | sqcld 10582 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐴)↑2) ∈ ℂ) |
60 | 38 | sqcld 10582 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵)↑2) ∈ ℂ) |
61 | 40 | sqcld 10582 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐷)↑2) ∈ ℂ) |
62 | 59, 60, 61 | pnpcand 8242 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) − (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2))) = (((𝐶 · 𝐵)↑2) − ((𝐴 · 𝐷)↑2))) |
63 | 10 | zcnd 9310 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ) |
64 | 63, 27 | sqmuld 10596 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐴)↑2) = ((𝐶↑2) · (𝐴↑2))) |
65 | 8 | zcnd 9310 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
66 | 63, 65 | sqmuld 10596 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵)↑2) = ((𝐶↑2) · (𝐵↑2))) |
67 | 64, 66 | oveq12d 5859 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) = (((𝐶↑2) · (𝐴↑2)) + ((𝐶↑2) · (𝐵↑2)))) |
68 | 63 | sqcld 10582 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ) |
69 | 53 | zcnd 9310 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ) |
70 | 65 | sqcld 10582 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ) |
71 | 68, 69, 70 | adddid 7919 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) = (((𝐶↑2) · (𝐴↑2)) + ((𝐶↑2) · (𝐵↑2)))) |
72 | 67, 71 | eqtr4d 2201 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) = ((𝐶↑2) · ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))) |
73 | 2 | nncnd 8867 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℂ) |
74 | 47 | zcnd 9310 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ) |
75 | 73, 74 | mulcomd 7916 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (𝑁 · 𝑃) = (𝑃 · 𝑁)) |
76 | 14, 75 | eqtr3d 2200 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = (𝑃 · 𝑁)) |
77 | 76 | oveq2d 5857 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) = ((𝐶↑2) · (𝑃 · 𝑁))) |
78 | 68, 74, 73 | mul12d 8046 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · (𝑃 · 𝑁)) = (𝑃 · ((𝐶↑2) · 𝑁))) |
79 | 77, 78 | eqtrd 2198 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))) = (𝑃 · ((𝐶↑2) · 𝑁))) |
80 | 72, 79 | eqtrd 2198 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) = (𝑃 · ((𝐶↑2) · 𝑁))) |
81 | 27, 34 | sqmuld 10596 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐷)↑2) = ((𝐴↑2) · (𝐷↑2))) |
82 | 34 | sqcld 10582 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℂ) |
83 | 69, 82 | mulcomd 7916 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐴↑2) · (𝐷↑2)) = ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) |
84 | 81, 83 | eqtrd 2198 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐴 · 𝐷)↑2) = ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) |
85 | 64, 84 | oveq12d 5859 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (((𝐶↑2) · (𝐴↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)))) |
86 | 49 | zcnd 9310 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ) |
87 | 86, 82, 69 | adddird 7920 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) · (𝐴↑2)) = (((𝐶↑2) · (𝐴↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)))) |
88 | 85, 87 | eqtr4d 2201 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) · (𝐴↑2))) |
89 | 16 | oveq1d 5856 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝑃 · (𝐴↑2)) = (((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) · (𝐴↑2))) |
90 | 88, 89 | eqtr4d 2201 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (𝑃 · (𝐴↑2))) |
91 | 80, 90 | oveq12d 5859 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) − (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2))) = ((𝑃 · ((𝐶↑2) · 𝑁)) − (𝑃 · (𝐴↑2)))) |
92 | 51 | zcnd 9310 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) · 𝑁) ∈ ℂ) |
93 | 74, 92, 69 | subdid 8308 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2))) = ((𝑃 · ((𝐶↑2) · 𝑁)) − (𝑃 · (𝐴↑2)))) |
94 | 91, 93 | eqtr4d 2201 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐶 · 𝐵)↑2)) − (((𝐶 · 𝐴)↑2) + ((𝐴 · 𝐷)↑2))) = (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)))) |
95 | 62, 94 | eqtr3d 2200 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐵)↑2) − ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2)))) |
96 | | subsq 10557 |
. . . . . 6
⊢ (((𝐶 · 𝐵) ∈ ℂ ∧ (𝐴 · 𝐷) ∈ ℂ) → (((𝐶 · 𝐵)↑2) − ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
97 | 38, 40, 96 | syl2anc 409 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((𝐶 · 𝐵)↑2) − ((𝐴 · 𝐷)↑2)) = (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
98 | 95, 97 | eqtr3d 2200 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (𝑃 · (((𝐶↑2) · 𝑁) − (𝐴↑2))) = (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
99 | 56, 98 | breqtrd 4007 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∥ (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
100 | 37, 39 | zaddcld 9313 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) ∈ ℤ) |
101 | 37, 39 | zsubcld 9314 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)) ∈ ℤ) |
102 | | euclemma 12074 |
. . . 4
⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) ∈ ℤ ∧ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) ↔ (𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))))) |
103 | 4, 100, 101, 102 | syl3anc 1228 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ (((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) · ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))) ↔ (𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷))))) |
104 | 99, 103 | mpbid 146 |
. 2
⊢ (𝜑 → (𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) ∨ 𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) − (𝐴 · 𝐷)))) |
105 | 19, 45, 104 | mpjaodan 788 |
1
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ 𝑆) |