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Theorem 2sqlem8 14126
Description: Lemma for 2sq . (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
2sq.1 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2sqlem7.2 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
2sqlem9.5 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
2sqlem9.7 (𝜑𝑀𝑁)
2sqlem8.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2sqlem8.m (𝜑𝑀 ∈ (ℤ‘2))
2sqlem8.1 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2sqlem8.2 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
2sqlem8.3 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
2sqlem8.4 (𝜑𝑁 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
2sqlem8.c 𝐶 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
2sqlem8.d 𝐷 = (((𝐵 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
2sqlem8.e 𝐸 = (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))
2sqlem8.f 𝐹 = (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))
Assertion
Ref Expression
2sqlem8 (𝜑𝑀𝑆)
Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑤,𝑥,𝑦,𝑧   𝐴,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐶   𝜑,𝑥,𝑦   𝐵,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦   𝑀,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐷   𝐸,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝑁,𝑦,𝑧   𝑌,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦   𝐹,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝐴(𝑤,𝑏)   𝐵(𝑧,𝑤)   𝐶(𝑦,𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝐷(𝑦,𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝑆(𝑤)   𝐸(𝑤,𝑏)   𝐹(𝑤,𝑏)   𝑀(𝑤)   𝑁(𝑤,𝑎,𝑏)   𝑌(𝑧,𝑤)

Proof of Theorem 2sqlem8
Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2sq.1 . 2 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2 2sqlem8.m . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ‘2))
3 eluz2b3 9593 . . . 4 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ≠ 1))
42, 3sylib 122 . . 3 (𝜑 → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ≠ 1))
54simpld 112 . 2 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
6 2sqlem9.7 . . . . . . 7 (𝜑𝑀𝑁)
7 eluzelz 9526 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) → 𝑀 ∈ ℤ)
82, 7syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
9 2sqlem8.n . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
109nnzd 9363 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
11 2sqlem8.1 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
12 2sqlem8.c . . . . . . . . . . . 12 𝐶 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
1311, 5, 124sqlem5 12363 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
1413simpld 112 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
15 zsqcl 10576 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ∈ ℤ → (𝐶↑2) ∈ ℤ)
1614, 15syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℤ)
17 2sqlem8.2 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
18 2sqlem8.d . . . . . . . . . . . 12 𝐷 = (((𝐵 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
1917, 5, 184sqlem5 12363 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷 ∈ ℤ ∧ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
2019simpld 112 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
21 zsqcl 10576 . . . . . . . . . 10 (𝐷 ∈ ℤ → (𝐷↑2) ∈ ℤ)
2220, 21syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℤ)
2316, 22zaddcld 9368 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℤ)
24 zsqcl 10576 . . . . . . . . . . . 12 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
2511, 24syl 14 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
2625, 16zsubcld 9369 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) ∈ ℤ)
27 zsqcl 10576 . . . . . . . . . . . 12 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
2817, 27syl 14 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
2928, 22zsubcld 9369 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)) ∈ ℤ)
3011, 5, 124sqlem8 12366 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)))
3117, 5, 184sqlem8 12366 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)))
328, 26, 29, 30, 31dvds2addd 11820 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∥ (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
33 2sqlem8.4 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3433oveq1d 5884 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
3525zcnd 9365 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
3628zcnd 9365 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
3716zcnd 9365 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ)
3822zcnd 9365 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℂ)
3935, 36, 37, 38addsub4d 8305 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
4034, 39eqtrd 2210 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
4132, 40breqtrrd 4028 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∥ (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
42 dvdssub2 11826 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ∥ (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))) → (𝑀𝑁𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
438, 10, 23, 41, 42syl31anc 1241 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀𝑁𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
446, 43mpbid 147 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
45 2sqlem7.2 . . . . . . . . . . . 12 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
46 2sqlem9.5 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
47 2sqlem8.3 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
481, 45, 46, 6, 9, 2, 11, 17, 47, 33, 12, 182sqlem8a 14125 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ)
4948nnzd 9363 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ)
50 zsqcl2 10583 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ0)
5149, 50syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ0)
5251nn0cnd 9220 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℂ)
53 2sqlem8.e . . . . . . . . . . 11 𝐸 = (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))
54 gcddvds 11947 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷))
5514, 20, 54syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷))
5655simpld 112 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶)
5748nnne0d 8953 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0)
58 dvdsval2 11781 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0 ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ↔ (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
5949, 57, 14, 58syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ↔ (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
6056, 59mpbid 147 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ)
6153, 60eqeltrid 2264 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐸 ∈ ℤ)
62 zsqcl2 10583 . . . . . . . . . 10 (𝐸 ∈ ℤ → (𝐸↑2) ∈ ℕ0)
6361, 62syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℕ0)
6463nn0cnd 9220 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℂ)
65 2sqlem8.f . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))
6655simprd 114 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷)
67 dvdsval2 11781 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0 ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷 ↔ (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
6849, 57, 20, 67syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷 ↔ (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
6966, 68mpbid 147 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ)
7065, 69eqeltrid 2264 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ ℤ)
71 zsqcl2 10583 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ ℤ → (𝐹↑2) ∈ ℕ0)
7270, 71syl 14 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℕ0)
7372nn0cnd 9220 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℂ)
7452, 64, 73adddid 7972 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) + (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2))))
7549zcnd 9365 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℂ)
7661zcnd 9365 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
7775, 76sqmuld 10651 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸)↑2) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)))
7853oveq2i 5880 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)))
7914zcnd 9365 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
8048nnap0d 8954 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) # 0)
8179, 75, 80divcanap2d 8738 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))) = 𝐶)
8278, 81eqtrid 2222 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) = 𝐶)
8382oveq1d 5884 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸)↑2) = (𝐶↑2))
8477, 83eqtr3d 2212 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) = (𝐶↑2))
8570zcnd 9365 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ ℂ)
8675, 85sqmuld 10651 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)↑2) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2)))
8765oveq2i 5880 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)))
8820zcnd 9365 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
8988, 75, 80divcanap2d 8738 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))) = 𝐷)
9087, 89eqtrid 2222 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹) = 𝐷)
9190oveq1d 5884 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)↑2) = (𝐷↑2))
9286, 91eqtr3d 2212 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2)) = (𝐷↑2))
9384, 92oveq12d 5887 . . . . . . 7 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) + (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2))) = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
9474, 93eqtrd 2210 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
9544, 94breqtrrd 4028 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
96 zsqcl 10576 . . . . . . . 8 ((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ)
9749, 96syl 14 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ)
988, 97gcdcomd 11958 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀))
9949, 8gcdcld 11952 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ0)
10099nn0zd 9362 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ)
101 gcddvds 11947 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
10249, 8, 101syl2anc 411 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
103102simpld 112 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷))
104100, 49, 14, 103, 56dvdstrd 11821 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶)
10511, 14zsubcld 9369 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴𝐶) ∈ ℤ)
106102simprd 114 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀)
10713simprd 114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ)
1085nnne0d 8953 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀 ≠ 0)
109 dvdsval2 11781 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ (𝐴𝐶) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴𝐶) ↔ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
1108, 108, 105, 109syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝐴𝐶) ↔ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
111107, 110mpbird 167 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∥ (𝐴𝐶))
112100, 8, 105, 106, 111dvdstrd 11821 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶))
113 dvdssub2 11826 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶)) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
114100, 11, 14, 112, 113syl31anc 1241 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
115104, 114mpbird 167 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴)
116100, 49, 20, 103, 66dvdstrd 11821 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷)
11717, 20zsubcld 9369 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐵𝐷) ∈ ℤ)
11819simprd 114 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ)
119 dvdsval2 11781 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ (𝐵𝐷) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐵𝐷) ↔ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
1208, 108, 117, 119syl3anc 1238 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝐵𝐷) ↔ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
121118, 120mpbird 167 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∥ (𝐵𝐷))
122100, 8, 117, 106, 121dvdstrd 11821 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷))
123 dvdssub2 11826 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷)) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
124100, 17, 20, 122, 123syl31anc 1241 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
125116, 124mpbird 167 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵)
126 1ne0 8976 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ≠ 0
127126a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ≠ 0)
12847, 127eqnetrd 2371 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ≠ 0)
129128neneqd 2368 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ (𝐴 gcd 𝐵) = 0)
130 gcdeq0 11961 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)))
13111, 17, 130syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)))
132129, 131mtbid 672 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0))
133 dvdslegcd 11948 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵)))
134100, 11, 17, 132, 133syl31anc 1241 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵)))
135115, 125, 134mp2and 433 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵))
136135, 47breqtrd 4026 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1)
137 simpr 110 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0) → 𝑀 = 0)
138137necon3ai 2396 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ≠ 0 → ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0))
139108, 138syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0))
140 gcdn0cl 11946 . . . . . . . . . 10 ((((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ)
14149, 8, 139, 140syl21anc 1237 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ)
142 nnle1eq1 8932 . . . . . . . . 9 (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1))
143141, 142syl 14 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1))
144136, 143mpbid 147 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1)
145 2nn 9069 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ
146145a1i 9 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
147 rplpwr 12011 . . . . . . . 8 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 2 ∈ ℕ) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1))
14848, 5, 146, 147syl3anc 1238 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1))
149144, 148mpd 13 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1)
15098, 149eqtrd 2210 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1)
15163, 72nn0addcld 9222 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℕ0)
152151nn0zd 9362 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ)
153 coprmdvds 12075 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ∧ (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1) → 𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
1548, 97, 152, 153syl3anc 1238 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ∧ (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1) → 𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
15595, 150, 154mp2and 433 . . . 4 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
156 dvdsval2 11781 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ))
1578, 108, 152, 156syl3anc 1238 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ))
158155, 157mpbid 147 . . 3 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ)
15963nn0red 9219 . . . . 5 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℝ)
16072nn0red 9219 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℝ)
161159, 160readdcld 7977 . . . 4 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℝ)
1625nnred 8921 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
1631, 452sqlem7 14124 . . . . . . 7 𝑌 ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
164 inss2 3356 . . . . . . 7 (𝑆 ∩ ℕ) ⊆ ℕ
165163, 164sstri 3164 . . . . . 6 𝑌 ⊆ ℕ
16661, 70gcdcld 11952 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) ∈ ℕ0)
167166nn0cnd 9220 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) ∈ ℂ)
168 1cnd 7964 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
16975mulid1d 7965 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 1) = (𝐶 gcd 𝐷))
17082, 90oveq12d 5887 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = (𝐶 gcd 𝐷))
17114, 20gcdcld 11952 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ0)
172 mulgcd 12000 . . . . . . . . . . 11 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ0𝐸 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ ℤ) → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)))
173171, 61, 70, 172syl3anc 1238 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)))
174169, 170, 1733eqtr2rd 2217 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · 1))
175167, 168, 75, 80, 174mulcanapad 8609 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) = 1)
176 eqidd 2178 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
177 oveq1 5876 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝐸 → (𝑥 gcd 𝑦) = (𝐸 gcd 𝑦))
178177eqeq1d 2186 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝐸 → ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ↔ (𝐸 gcd 𝑦) = 1))
179 oveq1 5876 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝐸 → (𝑥↑2) = (𝐸↑2))
180179oveq1d 5884 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝐸 → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)))
181180eqeq2d 2189 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝐸 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2))))
182178, 181anbi12d 473 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝐸 → (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)))))
183 oveq2 5877 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝐹 → (𝐸 gcd 𝑦) = (𝐸 gcd 𝐹))
184183eqeq1d 2186 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐹 → ((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ↔ (𝐸 gcd 𝐹) = 1))
185 oveq1 5876 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝐹 → (𝑦↑2) = (𝐹↑2))
186185oveq2d 5885 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝐹 → ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
187186eqeq2d 2189 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐹 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
188184, 187anbi12d 473 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝐹 → (((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝐸 gcd 𝐹) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))))
189182, 188rspc2ev 2856 . . . . . . . 8 ((𝐸 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ ℤ ∧ ((𝐸 gcd 𝐹) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
19061, 70, 175, 176, 189syl112anc 1242 . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
191 eqeq1 2184 . . . . . . . . . . 11 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
192191anbi2d 464 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
1931922rexbidv 2502 . . . . . . . . 9 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
194193, 45elab2g 2884 . . . . . . . 8 (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℕ0 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
195151, 194syl 14 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
196190, 195mpbird 167 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌)
197165, 196sselid 3153 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℕ)
198197nngt0d 8952 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
1995nngt0d 8952 . . . 4 (𝜑 → 0 < 𝑀)
200161, 162, 198, 199divgt0d 8881 . . 3 (𝜑 → 0 < (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
201 elnnz 9252 . . 3 ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ ↔ ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ ∧ 0 < (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
202158, 200, 201sylanbrc 417 . 2 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ)
203 prmnn 12093 . . . . . . . 8 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
204203ad2antrl 490 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℕ)
205204nnred 8921 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℝ)
206158adantr 276 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ)
207206zred 9364 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℝ)
208 peano2zm 9280 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
2098, 208syl 14 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
210209zred 9364 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈ ℝ)
211210adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑀 − 1) ∈ ℝ)
212 simprr 531 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
213 prmz 12094 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
214213ad2antrl 490 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℤ)
215202adantr 276 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ)
216 dvdsle 11833 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
217214, 215, 216syl2anc 411 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
218212, 217mpd 13 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
219 zsqcl 10576 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
2208, 219syl 14 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
221220zred 9364 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℝ)
222221rehalfcld 9154 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℝ)
22316zred 9364 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℝ)
22422zred 9364 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℝ)
225223, 224readdcld 7977 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℝ)
226 1red 7963 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
22748nnsqcld 10660 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ)
228227nnred 8921 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℝ)
229151nn0ge0d 9221 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 0 ≤ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
230227nnge1d 8951 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ≤ ((𝐶 gcd 𝐷)↑2))
231226, 228, 161, 229, 230lemul1ad 8885 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (1 · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ≤ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
232151nn0cnd 9220 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℂ)
233232mulid2d 7966 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (1 · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
234231, 233, 943brtr3d 4031 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ≤ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
235222rehalfcld 9154 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (((𝑀↑2) / 2) / 2) ∈ ℝ)
23611, 5, 124sqlem7 12365 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐶↑2) ≤ (((𝑀↑2) / 2) / 2))
23717, 5, 184sqlem7 12365 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐷↑2) ≤ (((𝑀↑2) / 2) / 2))
238223, 224, 235, 235, 236, 237le2addd 8510 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ≤ ((((𝑀↑2) / 2) / 2) + (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
239222recnd 7976 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℂ)
2402392halvesd 9153 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) + (((𝑀↑2) / 2) / 2)) = ((𝑀↑2) / 2))
241238, 240breqtrd 4026 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ≤ ((𝑀↑2) / 2))
242161, 225, 222, 234, 241letrd 8071 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ≤ ((𝑀↑2) / 2))
2435nnsqcld 10660 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℕ)
244243nnrpd 9681 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℝ+)
245 rphalflt 9670 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑀↑2) ∈ ℝ+ → ((𝑀↑2) / 2) < (𝑀↑2))
246244, 245syl 14 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) < (𝑀↑2))
247161, 222, 221, 242, 246lelttrd 8072 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀↑2))
2488zcnd 9365 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
249248sqvald 10636 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀))
250247, 249breqtrd 4026 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀))
251 ltdivmul 8822 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀)))
252161, 162, 162, 199, 251syl112anc 1242 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀)))
253250, 252mpbird 167 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀)
254 zltlem1 9299 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1)))
255158, 8, 254syl2anc 411 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1)))
256253, 255mpbid 147 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1))
257256adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1))
258205, 207, 211, 218, 257letrd 8071 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))
259209adantr 276 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
260 fznn 10075 . . . . . . . 8 ((𝑀 − 1) ∈ ℤ → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))))
261259, 260syl 14 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))))
262204, 258, 261mpbir2and 944 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)))
263196adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌)
264262, 263jca 306 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌))
26546adantr 276 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
266152adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ)
267 dvdsmul2 11805 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
2688, 158, 267syl2anc 411 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
2695nnap0d 8954 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 # 0)
270232, 248, 269divcanap2d 8738 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
271268, 270breqtrd 4026 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
272271adantr 276 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
273214, 206, 266, 212, 272dvdstrd 11821 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
274 breq1 4003 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑝 → (𝑏𝑎𝑝𝑎))
275 eleq1w 2238 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑝 → (𝑏𝑆𝑝𝑆))
276274, 275imbi12d 234 . . . . . 6 (𝑏 = 𝑝 → ((𝑏𝑎𝑏𝑆) ↔ (𝑝𝑎𝑝𝑆)))
277 breq2 4004 . . . . . . 7 (𝑎 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (𝑝𝑎𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
278277imbi1d 231 . . . . . 6 (𝑎 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → ((𝑝𝑎𝑝𝑆) ↔ (𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → 𝑝𝑆)))
279276, 278rspc2v 2854 . . . . 5 ((𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌) → (∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆) → (𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → 𝑝𝑆)))
280264, 265, 273, 279syl3c 63 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝𝑆)
281280expr 375 . . 3 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝𝑆))
282281ralrimiva 2550 . 2 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝𝑆))
283 inss1 3355 . . . . 5 (𝑆 ∩ ℕ) ⊆ 𝑆
284163, 283sstri 3164 . . . 4 𝑌𝑆
285284, 196sselid 3153 . . 3 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑆)
286270, 285eqeltrd 2254 . 2 (𝜑 → (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)) ∈ 𝑆)
2871, 5, 202, 282, 2862sqlem6 14123 1 (𝜑𝑀𝑆)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105   = wceq 1353  wcel 2148  {cab 2163  wne 2347  wral 2455  wrex 2456  cin 3128   class class class wbr 4000  cmpt 4061  ran crn 4624  cfv 5212  (class class class)co 5869  cr 7801  0cc0 7802  1c1 7803   + caddc 7805   · cmul 7807   < clt 7982  cle 7983  cmin 8118   / cdiv 8618  cn 8908  2c2 8959  0cn0 9165  cz 9242  cuz 9517  +crp 9640  ...cfz 9995   mod cmo 10308  cexp 10505  abscabs 10990  cdvds 11778   gcd cgcd 11926  cprime 12090  ℤ[i]cgz 12350
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 614  ax-in2 615  ax-io 709  ax-5 1447  ax-7 1448  ax-gen 1449  ax-ie1 1493  ax-ie2 1494  ax-8 1504  ax-10 1505  ax-11 1506  ax-i12 1507  ax-bndl 1509  ax-4 1510  ax-17 1526  ax-i9 1530  ax-ial 1534  ax-i5r 1535  ax-13 2150  ax-14 2151  ax-ext 2159  ax-coll 4115  ax-sep 4118  ax-nul 4126  ax-pow 4171  ax-pr 4206  ax-un 4430  ax-setind 4533  ax-iinf 4584  ax-cnex 7893  ax-resscn 7894  ax-1cn 7895  ax-1re 7896  ax-icn 7897  ax-addcl 7898  ax-addrcl 7899  ax-mulcl 7900  ax-mulrcl 7901  ax-addcom 7902  ax-mulcom 7903  ax-addass 7904  ax-mulass 7905  ax-distr 7906  ax-i2m1 7907  ax-0lt1 7908  ax-1rid 7909  ax-0id 7910  ax-rnegex 7911  ax-precex 7912  ax-cnre 7913  ax-pre-ltirr 7914  ax-pre-ltwlin 7915  ax-pre-lttrn 7916  ax-pre-apti 7917  ax-pre-ltadd 7918  ax-pre-mulgt0 7919  ax-pre-mulext 7920  ax-arch 7921  ax-caucvg 7922
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 831  df-dc 835  df-3or 979  df-3an 980  df-tru 1356  df-fal 1359  df-nf 1461  df-sb 1763  df-eu 2029  df-mo 2030  df-clab 2164  df-cleq 2170  df-clel 2173  df-nfc 2308  df-ne 2348  df-nel 2443  df-ral 2460  df-rex 2461  df-reu 2462  df-rmo 2463  df-rab 2464  df-v 2739  df-sbc 2963  df-csb 3058  df-dif 3131  df-un 3133  df-in 3135  df-ss 3142  df-nul 3423  df-if 3535  df-pw 3576  df-sn 3597  df-pr 3598  df-op 3600  df-uni 3808  df-int 3843  df-iun 3886  df-br 4001  df-opab 4062  df-mpt 4063  df-tr 4099  df-id 4290  df-po 4293  df-iso 4294  df-iord 4363  df-on 4365  df-ilim 4366  df-suc 4368  df-iom 4587  df-xp 4629  df-rel 4630  df-cnv 4631  df-co 4632  df-dm 4633  df-rn 4634  df-res 4635  df-ima 4636  df-iota 5174  df-fun 5214  df-fn 5215  df-f 5216  df-f1 5217  df-fo 5218  df-f1o 5219  df-fv 5220  df-riota 5825  df-ov 5872  df-oprab 5873  df-mpo 5874  df-1st 6135  df-2nd 6136  df-recs 6300  df-frec 6386  df-1o 6411  df-2o 6412  df-er 6529  df-en 6735  df-sup 6977  df-pnf 7984  df-mnf 7985  df-xr 7986  df-ltxr 7987  df-le 7988  df-sub 8120  df-neg 8121  df-reap 8522  df-ap 8529  df-div 8619  df-inn 8909  df-2 8967  df-3 8968  df-4 8969  df-n0 9166  df-z 9243  df-uz 9518  df-q 9609  df-rp 9641  df-fz 9996  df-fzo 10129  df-fl 10256  df-mod 10309  df-seqfrec 10432  df-exp 10506  df-cj 10835  df-re 10836  df-im 10837  df-rsqrt 10991  df-abs 10992  df-dvds 11779  df-gcd 11927  df-prm 12091  df-gz 12351
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