Theorem lgsabs1 13540

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 13515	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℤ)
2	1	zcnd 9310	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ)
3	2	abscld 11119	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℝ)
4		1re 7894	. . 3 ⊢ 1 ∈ ℝ
5		letri3 7975	. . 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 410	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
7		lgsle1 13516	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1)
8	7	biantrurd 303	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≤ 1 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)))))
9		nnne0 8881	. . . 4 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0)
10		neneq 2357	. . . . . . 7 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 → ¬ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0)
11	10	adantl 275	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → ¬ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0)
12		nn0abscl 11023	. . . . . . . . 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 9112	. . . . . . . 8 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
15	13, 14	sylib 121	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
16	15	adantr 274	. . . . . 6 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ∨ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0))
17	11, 16	ecased 1339	. . . . 5 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) ∧ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0) → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ)
18	17	ex 114	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 → (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ))
19	9, 18	impbid2 142	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0))
20		elnnnn0c 9155	. . . . 5 ⊢ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ∈ ℕ0 ∧ 1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁))))
21	20	baib 909	. . . 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 11002	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑁) ∈ ℂ → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 0 ↔ (𝐴 /L 𝑁) = 0))
24	23	necon3bid 2376	. . . . 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 13539	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝐴 /L 𝑁) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
27	25, 26	bitrd 187	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
28	19, 22, 27	3bitr3d 217	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → (1 ≤ (abs‘(𝐴 /L 𝑁)) ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))
29	6, 8, 28	3bitr2d 215	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((abs‘(𝐴 /L 𝑁)) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑁) = 1))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ∧ wa 103   ↔ wb 104   ∨ wo 698   = wceq 1343   ∈ wcel 2136   ≠ wne 2335   class class class wbr 3981  ‘cfv 5187  (class class class)co 5841  ℂcc 7747  ℝcr 7748  0cc0 7749  1c1 7750   ≤ cle 7930  ℕcn 8853  ℕ₀cn0 9110  ℤcz 9187  abscabs 10935   gcd cgcd 11871   /_L clgs 13498

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 604  ax-in2 605  ax-io 699  ax-5 1435  ax-7 1436  ax-gen 1437  ax-ie1 1481  ax-ie2 1482  ax-8 1492  ax-10 1493  ax-11 1494  ax-i12 1495  ax-bndl 1497  ax-4 1498  ax-17 1514  ax-i9 1518  ax-ial 1522  ax-i5r 1523  ax-13 2138  ax-14 2139  ax-ext 2147  ax-coll 4096  ax-sep 4099  ax-nul 4107  ax-pow 4152  ax-pr 4186  ax-un 4410  ax-setind 4513  ax-iinf 4564  ax-cnex 7840  ax-resscn 7841  ax-1cn 7842  ax-1re 7843  ax-icn 7844  ax-addcl 7845  ax-addrcl 7846  ax-mulcl 7847  ax-mulrcl 7848  ax-addcom 7849  ax-mulcom 7850  ax-addass 7851  ax-mulass 7852  ax-distr 7853  ax-i2m1 7854  ax-0lt1 7855  ax-1rid 7856  ax-0id 7857  ax-rnegex 7858  ax-precex 7859  ax-cnre 7860  ax-pre-ltirr 7861  ax-pre-ltwlin 7862  ax-pre-lttrn 7863  ax-pre-apti 7864  ax-pre-ltadd 7865  ax-pre-mulgt0 7866  ax-pre-mulext 7867  ax-arch 7868  ax-caucvg 7869

This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-stab 821  df-dc 825  df-3or 969  df-3an 970  df-tru 1346  df-fal 1349  df-xor 1366  df-nf 1449  df-sb 1751  df-eu 2017  df-mo 2018  df-clab 2152  df-cleq 2158  df-clel 2161  df-nfc 2296  df-ne 2336  df-nel 2431  df-ral 2448  df-rex 2449  df-reu 2450  df-rmo 2451  df-rab 2452  df-v 2727  df-sbc 2951  df-csb 3045  df-dif 3117  df-un 3119  df-in 3121  df-ss 3128  df-nul 3409  df-if 3520  df-pw 3560  df-sn 3581  df-pr 3582  df-op 3584  df-uni 3789  df-int 3824  df-iun 3867  df-br 3982  df-opab 4043  df-mpt 4044  df-tr 4080  df-id 4270  df-po 4273  df-iso 4274  df-iord 4343  df-on 4345  df-ilim 4346  df-suc 4348  df-iom 4567  df-xp 4609  df-rel 4610  df-cnv 4611  df-co 4612  df-dm 4613  df-rn 4614  df-res 4615  df-ima 4616  df-iota 5152  df-fun 5189  df-fn 5190  df-f 5191  df-f1 5192  df-fo 5193  df-f1o 5194  df-fv 5195  df-isom 5196  df-riota 5797  df-ov 5844  df-oprab 5845  df-mpo 5846  df-1st 6105  df-2nd 6106  df-recs 6269  df-irdg 6334  df-frec 6355  df-1o 6380  df-2o 6381  df-oadd 6384  df-er 6497  df-en 6703  df-dom 6704  df-fin 6705  df-sup 6945  df-inf 6946  df-pnf 7931  df-mnf 7932  df-xr 7933  df-ltxr 7934  df-le 7935  df-sub 8067  df-neg 8068  df-reap 8469  df-ap 8476  df-div 8565  df-inn 8854  df-2 8912  df-3 8913  df-4 8914  df-5 8915  df-6 8916  df-7 8917  df-8 8918  df-n0 9111  df-z 9188  df-uz 9463  df-q 9554  df-rp 9586  df-fz 9941  df-fzo 10074  df-fl 10201  df-mod 10254  df-seqfrec 10377  df-exp 10451  df-ihash 10685  df-cj 10780  df-re 10781  df-im 10782  df-rsqrt 10936  df-abs 10937  df-clim 11216  df-proddc 11488  df-dvds 11724  df-gcd 11872  df-prm 12036  df-phi 12139  df-pc 12213  df-lgs 13499

This theorem is referenced by:  lgssq  13541  lgssq2  13542