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Theorem 4sqlem10 12950
Description: Lemma for 4sq 12973. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
4sqlem5.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
4sqlem5.3 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
4sqlem5.4 𝐵 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
4sqlem10.5 ((𝜑𝜓) → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) − (𝐵↑2)) = 0)
Assertion
Ref Expression
4sqlem10 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))

Proof of Theorem 4sqlem10
StepHypRef Expression
1 4sqlem5.3 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
21adantr 276 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℕ)
32nnzd 9591 . . . 4 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℤ)
4 zsqcl 10862 . . . 4 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
53, 4syl 14 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
6 4sqlem5.2 . . . . . 6 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
76adantr 276 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℤ)
82nnred 9146 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℝ)
98rehalfcld 9381 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℝ)
109recnd 8198 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℂ)
1110negnegd 8471 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) = (𝑀 / 2))
12 4sqlem5.4 . . . . . . . . . . . . . . 15 𝐵 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
136, 1, 124sqlem5 12945 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1413adantr 276 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1514simpld 112 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℤ)
1615zred 9592 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℝ)
176, 1, 124sqlem6 12946 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1817adantr 276 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1918simprd 114 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → 𝐵 < (𝑀 / 2))
2016, 19ltned 8283 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ≠ (𝑀 / 2))
2120neneqd 2421 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → ¬ 𝐵 = (𝑀 / 2))
22 2cnd 9206 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → 2 ∈ ℂ)
2322sqvald 10922 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → (2↑2) = (2 · 2))
2423oveq2d 6029 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / (2↑2)) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
252nncnd 9147 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℂ)
26 2ap0 9226 . . . . . . . . . . . . . . 15 2 # 0
2726a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → 2 # 0)
2825, 22, 27sqdivapd 10938 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = ((𝑀↑2) / (2↑2)))
2925sqcld 10923 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℂ)
3029, 22, 22, 27, 27divdivap1d 8992 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
3124, 28, 303eqtr4d 2272 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = (((𝑀↑2) / 2) / 2))
3229halfcld 9379 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℂ)
3332halfcld 9379 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) ∈ ℂ)
3415zcnd 9593 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℂ)
3534sqcld 10923 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
36 4sqlem10.5 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) − (𝐵↑2)) = 0)
3733, 35, 36subeq0d 8488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = (𝐵↑2))
3831, 37eqtr2d 2263 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2))
39 zq 9850 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ ℤ → 𝐵 ∈ ℚ)
4015, 39syl 14 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℚ)
41 2nn 9295 . . . . . . . . . . . . . 14 2 ∈ ℕ
4241a1i 9 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → 2 ∈ ℕ)
43 znq 9848 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑀 / 2) ∈ ℚ)
443, 42, 43syl2anc 411 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℚ)
45 qsqeqor 10902 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐵 ∈ ℚ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℚ) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
4640, 44, 45syl2anc 411 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
4738, 46mpbid 147 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
4847ord 729 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → (¬ 𝐵 = (𝑀 / 2) → 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
4921, 48mpd 13 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → 𝐵 = -(𝑀 / 2))
5049, 15eqeltrrd 2307 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → -(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
5150znegcld 9594 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
5211, 51eqeltrrd 2307 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℤ)
537, 52zaddcld 9596 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ)
54 zsqcl 10862 . . . 4 ((𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
5553, 54syl 14 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
5653, 3zmulcld 9598 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ∈ ℤ)
57 zq 9850 . . . . . . . . . 10 (𝐴 ∈ ℤ → 𝐴 ∈ ℚ)
587, 57syl 14 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℚ)
59 qaddcl 9859 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℚ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℚ) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℚ)
6058, 44, 59syl2anc 411 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℚ)
61 nnq 9857 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℚ)
622, 61syl 14 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℚ)
632nngt0d 9177 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → 0 < 𝑀)
6460, 62, 63modqcld 10580 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℚ)
65 qcn 9858 . . . . . . 7 (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℚ → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℂ)
6664, 65syl 14 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℂ)
67 0cnd 8162 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 0 ∈ ℂ)
68 df-neg 8343 . . . . . . 7 -(𝑀 / 2) = (0 − (𝑀 / 2))
6949, 12, 683eqtr3g 2285 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (0 − (𝑀 / 2)))
7066, 67, 10, 69subcan2d 8522 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0)
71 dvdsval3 12342 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
722, 53, 71syl2anc 411 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
7370, 72mpbird 167 . . . 4 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)))
74 dvdssq 12592 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
753, 53, 74syl2anc 411 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
7673, 75mpbid 147 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2))
7725sqvald 10922 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀))
782nnne0d 9178 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ≠ 0)
79 dvdsmulcr 12372 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0)) → ((𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ↔ 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2))))
803, 53, 3, 78, 79syl112anc 1275 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ↔ 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2))))
8173, 80mpbird 167 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
8277, 81eqbrtrd 4108 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
835, 55, 56, 76, 82dvds2subd 12378 . 2 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
8453zcnd 9593 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℂ)
8584sqvald 10922 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))))
8685oveq1d 6028 . . 3 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
8784, 84, 25subdid 8583 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
88252halvesd 9380 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2)) = 𝑀)
8988oveq2d 6029 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀))
907zcnd 9593 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℂ)
9190, 10, 10pnpcan2d 8518 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
9289, 91eqtr3d 2264 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
9392oveq2d 6029 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
94 subsq 10898 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℂ) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
9590, 10, 94syl2anc 411 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
9631oveq2d 6029 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
9793, 95, 963eqtr2d 2268 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
9886, 87, 973eqtr2d 2268 . 2 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
9983, 98breqtrd 4112 1 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 104  wb 105  wo 713   = wceq 1395  wcel 2200  wne 2400   class class class wbr 4086  (class class class)co 6013  cc 8020  0cc0 8022   + caddc 8025   · cmul 8027   < clt 8204  cle 8205  cmin 8340  -cneg 8341   # cap 8751   / cdiv 8842  cn 9133  2c2 9184  cz 9469  cq 9843   mod cmo 10574  cexp 10790  cdvds 12338
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 4202  ax-sep 4205  ax-nul 4213  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-iinf 4684  ax-cnex 8113  ax-resscn 8114  ax-1cn 8115  ax-1re 8116  ax-icn 8117  ax-addcl 8118  ax-addrcl 8119  ax-mulcl 8120  ax-mulrcl 8121  ax-addcom 8122  ax-mulcom 8123  ax-addass 8124  ax-mulass 8125  ax-distr 8126  ax-i2m1 8127  ax-0lt1 8128  ax-1rid 8129  ax-0id 8130  ax-rnegex 8131  ax-precex 8132  ax-cnre 8133  ax-pre-ltirr 8134  ax-pre-ltwlin 8135  ax-pre-lttrn 8136  ax-pre-apti 8137  ax-pre-ltadd 8138  ax-pre-mulgt0 8139  ax-pre-mulext 8140  ax-arch 8141  ax-caucvg 8142
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 2802  df-sbc 3030  df-csb 3126  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-nul 3493  df-if 3604  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-int 3927  df-iun 3970  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-tr 4186  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-iord 4461  df-on 4463  df-ilim 4464  df-suc 4466  df-iom 4687  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-f1 5329  df-fo 5330  df-f1o 5331  df-fv 5332  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-1st 6298  df-2nd 6299  df-recs 6466  df-frec 6552  df-sup 7174  df-pnf 8206  df-mnf 8207  df-xr 8208  df-ltxr 8209  df-le 8210  df-sub 8342  df-neg 8343  df-reap 8745  df-ap 8752  df-div 8843  df-inn 9134  df-2 9192  df-3 9193  df-4 9194  df-n0 9393  df-z 9470  df-uz 9746  df-q 9844  df-rp 9879  df-fz 10234  df-fzo 10368  df-fl 10520  df-mod 10575  df-seqfrec 10700  df-exp 10791  df-cj 11393  df-re 11394  df-im 11395  df-rsqrt 11549  df-abs 11550  df-dvds 12339  df-gcd 12515
This theorem is referenced by:  4sqlem16  12969
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