Theorem lgsabs1 16072

Description: The Legendre symbol is nonzero (and hence equal to 1 or -1) precisely when the arguments are coprime. (Contributed by Mario Carneiro, 5-Feb-2015.)

Assertion

Ref	Expression
lgsabs1	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))

Proof of Theorem lgsabs1

Step	Hyp	Ref	Expression
1		lgscl 16047	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℤ)
2	1	zcnd 9748	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ)
3	2	abscld 11925	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℝ)
4		1re 8315	. . 3 ⊢ 1 ∈ ℝ
5		letri3 8396	. . 3 ⊢ (((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℝ ∧ 1 ∈ ℝ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
6	3, 4, 5	sylancl 417	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
7		lgsle1 16048	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1)
8	7	biantrurd 305	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
9		nnne0 9311	. . . 4 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0)
10		neneq 2442	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 → ¬ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0)
11	10	adantl 277	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → ¬ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0)
12		nn0abscl 11829	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 /L 𝑁) ∈ ℤ → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0)
13	1, 12	syl 14	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0)
14		elnn0 9544	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
15	13, 14	sylib 122	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
16	15	adantr 276	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
17	11, 16	ecased 1390	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ)
18	17	ex 115	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ))
19	9, 18	impbid2 143	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0))
20		elnnnn0c 9587	. . . . 5 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁))))
21	20	baib 931	. . . 4 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁))))
22	13, 21	syl 14	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁))))
23		abs00 11808	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0 ↔ (𝐴 /L 𝑁) = 0))
24	23	necon3bid 2461	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 ↔ (𝐴 /L 𝑁) ≠ 0))
25	2, 24	syl 14	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 ↔ (𝐴 /L 𝑁) ≠ 0))
26		lgsne0 16071	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐴 /L 𝑁) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
27	25, 26	bitrd 188	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
28	19, 22, 27	3bitr3d 218	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
29	6, 8, 28	3bitr2d 216	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 104   ↔ wb 105   ∨ wo 720   = wceq 1402   ∈ wcel 2209   ≠ wne 2420   class class class wbr 4125  ‘cfv 5372  (class class class)co 6075  ℂcc 8167  ℝcr 8168  0cc0 8169  1c1 8170   ≤ cle 8351  ℕcn 9283  ℕ₀cn0 9542  ℤcz 9623  abscabs 11741   gcd cgcd 12708   /_L clgs 16030

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 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4241  ax-sep 4244  ax-nul 4254  ax-pow 4306  ax-pr 4341  ax-un 4573  ax-setind 4679  ax-iinf 4730  ax-cnex 8260  ax-resscn 8261  ax-1cn 8262  ax-1re 8263  ax-icn 8264  ax-addcl 8265  ax-addrcl 8266  ax-mulcl 8267  ax-mulrcl 8268  ax-addcom 8269  ax-mulcom 8270  ax-addass 8271  ax-mulass 8272  ax-distr 8273  ax-i2m1 8274  ax-0lt1 8275  ax-1rid 8276  ax-0id 8277  ax-rnegex 8278  ax-precex 8279  ax-cnre 8280  ax-pre-ltirr 8281  ax-pre-ltwlin 8282  ax-pre-lttrn 8283  ax-pre-apti 8284  ax-pre-ltadd 8285  ax-pre-mulgt0 8286  ax-pre-mulext 8287  ax-arch 8288  ax-caucvg 8289

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 843  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-xor 1425  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3636  df-pw 3687  df-sn 3711  df-pr 3712  df-op 3714  df-uni 3931  df-int 3966  df-iun 4009  df-br 4126  df-opab 4188  df-mpt 4189  df-tr 4225  df-id 4433  df-po 4436  df-iso 4437  df-iord 4506  df-on 4508  df-ilim 4509  df-suc 4511  df-iom 4733  df-xp 4775  df-rel 4776  df-cnv 4777  df-co 4778  df-dm 4779  df-rn 4780  df-res 4781  df-ima 4782  df-iota 5332  df-fun 5374  df-fn 5375  df-f 5376  df-f1 5377  df-fo 5378  df-f1o 5379  df-fv 5380  df-isom 5381  df-riota 6028  df-ov 6078  df-oprab 6079  df-mpo 6080  df-1st 6364  df-2nd 6365  df-recs 6566  df-irdg 6631  df-frec 6652  df-1o 6677  df-2o 6678  df-oadd 6681  df-er 6797  df-en 7013  df-dom 7014  df-fin 7015  df-sup 7314  df-inf 7315  df-pnf 8352  df-mnf 8353  df-xr 8354  df-ltxr 8355  df-le 8356  df-sub 8489  df-neg 8490  df-reap 8893  df-ap 8900  df-div 8993  df-inn 9284  df-2 9342  df-3 9343  df-4 9344  df-5 9345  df-6 9346  df-7 9347  df-8 9348  df-n0 9543  df-z 9624  df-uz 9901  df-q 9999  df-rp 10034  df-fz 10391  df-fzo 10528  df-fl 10683  df-mod 10738  df-seqfrec 10863  df-exp 10954  df-ihash 11193  df-cj 11585  df-re 11586  df-im 11587  df-rsqrt 11742  df-abs 11743  df-clim 12023  df-proddc 12296  df-dvds 12533  df-gcd 12709  df-prm 12864  df-phi 12967  df-pc 13042  df-lgs 16031

This theorem is referenced by:  lgssq  16073  lgssq2  16074  lgsquad3  16117