Theorem lgsabs1 15155

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 15130	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℤ)
2	1	zcnd 9440	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ)
3	2	abscld 11325	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℝ)
4		1re 8018	. . 3 ⊢ 1 ∈ ℝ
5		letri3 8100	. . 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 413	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
7		lgsle1 15131	. . 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 9010	. . . 4 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0)
10		neneq 2386	. . . . . . 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 11229	. . . . . . . . 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 9242	. . . . . . . 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 1360	. . . . 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 9285	. . . . 5 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁))))
21	20	baib 920	. . . 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 11208	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0 ↔ (𝐴 /L 𝑁) = 0))
24	23	necon3bid 2405	. . . . 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 15154	. . . 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 709   = wceq 1364   ∈ wcel 2164   ≠ wne 2364   class class class wbr 4029  ‘cfv 5254  (class class class)co 5918  ℂcc 7870  ℝcr 7871  0cc0 7872  1c1 7873   ≤ cle 8055  ℕcn 8982  ℕ₀cn0 9240  ℤcz 9317  abscabs 11141   gcd cgcd 12079   /_L clgs 15113

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 615  ax-in2 616  ax-io 710  ax-5 1458  ax-7 1459  ax-gen 1460  ax-ie1 1504  ax-ie2 1505  ax-8 1515  ax-10 1516  ax-11 1517  ax-i12 1518  ax-bndl 1520  ax-4 1521  ax-17 1537  ax-i9 1541  ax-ial 1545  ax-i5r 1546  ax-13 2166  ax-14 2167  ax-ext 2175  ax-coll 4144  ax-sep 4147  ax-nul 4155  ax-pow 4203  ax-pr 4238  ax-un 4464  ax-setind 4569  ax-iinf 4620  ax-cnex 7963  ax-resscn 7964  ax-1cn 7965  ax-1re 7966  ax-icn 7967  ax-addcl 7968  ax-addrcl 7969  ax-mulcl 7970  ax-mulrcl 7971  ax-addcom 7972  ax-mulcom 7973  ax-addass 7974  ax-mulass 7975  ax-distr 7976  ax-i2m1 7977  ax-0lt1 7978  ax-1rid 7979  ax-0id 7980  ax-rnegex 7981  ax-precex 7982  ax-cnre 7983  ax-pre-ltirr 7984  ax-pre-ltwlin 7985  ax-pre-lttrn 7986  ax-pre-apti 7987  ax-pre-ltadd 7988  ax-pre-mulgt0 7989  ax-pre-mulext 7990  ax-arch 7991  ax-caucvg 7992

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 832  df-dc 836  df-3or 981  df-3an 982  df-tru 1367  df-fal 1370  df-xor 1387  df-nf 1472  df-sb 1774  df-eu 2045  df-mo 2046  df-clab 2180  df-cleq 2186  df-clel 2189  df-nfc 2325  df-ne 2365  df-nel 2460  df-ral 2477  df-rex 2478  df-reu 2479  df-rmo 2480  df-rab 2481  df-v 2762  df-sbc 2986  df-csb 3081  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-nul 3447  df-if 3558  df-pw 3603  df-sn 3624  df-pr 3625  df-op 3627  df-uni 3836  df-int 3871  df-iun 3914  df-br 4030  df-opab 4091  df-mpt 4092  df-tr 4128  df-id 4324  df-po 4327  df-iso 4328  df-iord 4397  df-on 4399  df-ilim 4400  df-suc 4402  df-iom 4623  df-xp 4665  df-rel 4666  df-cnv 4667  df-co 4668  df-dm 4669  df-rn 4670  df-res 4671  df-ima 4672  df-iota 5215  df-fun 5256  df-fn 5257  df-f 5258  df-f1 5259  df-fo 5260  df-f1o 5261  df-fv 5262  df-isom 5263  df-riota 5873  df-ov 5921  df-oprab 5922  df-mpo 5923  df-1st 6193  df-2nd 6194  df-recs 6358  df-irdg 6423  df-frec 6444  df-1o 6469  df-2o 6470  df-oadd 6473  df-er 6587  df-en 6795  df-dom 6796  df-fin 6797  df-sup 7043  df-inf 7044  df-pnf 8056  df-mnf 8057  df-xr 8058  df-ltxr 8059  df-le 8060  df-sub 8192  df-neg 8193  df-reap 8594  df-ap 8601  df-div 8692  df-inn 8983  df-2 9041  df-3 9042  df-4 9043  df-5 9044  df-6 9045  df-7 9046  df-8 9047  df-n0 9241  df-z 9318  df-uz 9593  df-q 9685  df-rp 9720  df-fz 10075  df-fzo 10209  df-fl 10339  df-mod 10394  df-seqfrec 10519  df-exp 10610  df-ihash 10847  df-cj 10986  df-re 10987  df-im 10988  df-rsqrt 11142  df-abs 11143  df-clim 11422  df-proddc 11694  df-dvds 11931  df-gcd 12080  df-prm 12246  df-phi 12349  df-pc 12423  df-lgs 15114

This theorem is referenced by:  lgssq  15156  lgssq2  15157