ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  mul2sq GIF version

Theorem mul2sq 14548
Description: Fibonacci's identity (actually due to Diophantus). The product of two sums of two squares is also a sum of two squares. We can take advantage of Gaussian integers here to trivialize the proof. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jun-2015.)
Hypothesis
Ref Expression
2sq.1 ๐‘† = ran (๐‘ค โˆˆ โ„ค[i] โ†ฆ ((absโ€˜๐‘ค)โ†‘2))
Assertion
Ref Expression
mul2sq ((๐ด โˆˆ ๐‘† โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘†) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘†)

Proof of Theorem mul2sq
Dummy variables ๐‘ฅ ๐‘ฆ ๐‘ง are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2sq.1 . . 3 ๐‘† = ran (๐‘ค โˆˆ โ„ค[i] โ†ฆ ((absโ€˜๐‘ค)โ†‘2))
212sqlem1 14546 . 2 (๐ด โˆˆ ๐‘† โ†” โˆƒ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] ๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2))
312sqlem1 14546 . 2 (๐ต โˆˆ ๐‘† โ†” โˆƒ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2))
4 reeanv 2647 . . 3 (โˆƒ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆƒ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] (๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†” (โˆƒ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] ๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง โˆƒ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)))
5 gzmulcl 12378 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ (๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ) โˆˆ โ„ค[i])
6 gzcn 12372 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ๐‘ฅ โˆˆ โ„‚)
7 gzcn 12372 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚)
8 absmul 11080 . . . . . . . . . 10 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„‚) โ†’ (absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ)) = ((absโ€˜๐‘ฅ) ยท (absโ€˜๐‘ฆ)))
96, 7, 8syl2an 289 . . . . . . . . 9 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ (absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ)) = ((absโ€˜๐‘ฅ) ยท (absโ€˜๐‘ฆ)))
109oveq1d 5892 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ ((absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ))โ†‘2) = (((absโ€˜๐‘ฅ) ยท (absโ€˜๐‘ฆ))โ†‘2))
116abscld 11192 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ (absโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„)
1211recnd 7988 . . . . . . . . 9 (๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ (absโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚)
137abscld 11192 . . . . . . . . . 10 (๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ (absโ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„)
1413recnd 7988 . . . . . . . . 9 (๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] โ†’ (absโ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„‚)
15 sqmul 10584 . . . . . . . . 9 (((absโ€˜๐‘ฅ) โˆˆ โ„‚ โˆง (absโ€˜๐‘ฆ) โˆˆ โ„‚) โ†’ (((absโ€˜๐‘ฅ) ยท (absโ€˜๐‘ฆ))โ†‘2) = (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)))
1612, 14, 15syl2an 289 . . . . . . . 8 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ (((absโ€˜๐‘ฅ) ยท (absโ€˜๐‘ฆ))โ†‘2) = (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)))
1710, 16eqtr2d 2211 . . . . . . 7 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) = ((absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ))โ†‘2))
18 fveq2 5517 . . . . . . . . 9 (๐‘ง = (๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ) โ†’ (absโ€˜๐‘ง) = (absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ)))
1918oveq1d 5892 . . . . . . . 8 (๐‘ง = (๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ) โ†’ ((absโ€˜๐‘ง)โ†‘2) = ((absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ))โ†‘2))
2019rspceeqv 2861 . . . . . . 7 (((๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ) โˆˆ โ„ค[i] โˆง (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) = ((absโ€˜(๐‘ฅ ยท ๐‘ฆ))โ†‘2)) โ†’ โˆƒ๐‘ง โˆˆ โ„ค[i] (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) = ((absโ€˜๐‘ง)โ†‘2))
215, 17, 20syl2anc 411 . . . . . 6 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ โˆƒ๐‘ง โˆˆ โ„ค[i] (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) = ((absโ€˜๐‘ง)โ†‘2))
2212sqlem1 14546 . . . . . 6 ((((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โˆˆ ๐‘† โ†” โˆƒ๐‘ง โˆˆ โ„ค[i] (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) = ((absโ€˜๐‘ง)โ†‘2))
2321, 22sylibr 134 . . . . 5 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โˆˆ ๐‘†)
24 oveq12 5886 . . . . . 6 ((๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) = (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)))
2524eleq1d 2246 . . . . 5 ((๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†’ ((๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘† โ†” (((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) ยท ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โˆˆ ๐‘†))
2623, 25syl5ibrcom 157 . . . 4 ((๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆง ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i]) โ†’ ((๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘†))
2726rexlimivv 2600 . . 3 (โˆƒ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] โˆƒ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] (๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘†)
284, 27sylbir 135 . 2 ((โˆƒ๐‘ฅ โˆˆ โ„ค[i] ๐ด = ((absโ€˜๐‘ฅ)โ†‘2) โˆง โˆƒ๐‘ฆ โˆˆ โ„ค[i] ๐ต = ((absโ€˜๐‘ฆ)โ†‘2)) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘†)
292, 3, 28syl2anb 291 1 ((๐ด โˆˆ ๐‘† โˆง ๐ต โˆˆ ๐‘†) โ†’ (๐ด ยท ๐ต) โˆˆ ๐‘†)
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   โ†’ wi 4   โˆง wa 104   = wceq 1353   โˆˆ wcel 2148  โˆƒwrex 2456   โ†ฆ cmpt 4066  ran crn 4629  โ€˜cfv 5218  (class class class)co 5877  โ„‚cc 7811   ยท cmul 7818  2c2 8972  โ†‘cexp 10521  abscabs 11008  โ„ค[i]cgz 12369
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 4120  ax-sep 4123  ax-nul 4131  ax-pow 4176  ax-pr 4211  ax-un 4435  ax-setind 4538  ax-iinf 4589  ax-cnex 7904  ax-resscn 7905  ax-1cn 7906  ax-1re 7907  ax-icn 7908  ax-addcl 7909  ax-addrcl 7910  ax-mulcl 7911  ax-mulrcl 7912  ax-addcom 7913  ax-mulcom 7914  ax-addass 7915  ax-mulass 7916  ax-distr 7917  ax-i2m1 7918  ax-0lt1 7919  ax-1rid 7920  ax-0id 7921  ax-rnegex 7922  ax-precex 7923  ax-cnre 7924  ax-pre-ltirr 7925  ax-pre-ltwlin 7926  ax-pre-lttrn 7927  ax-pre-apti 7928  ax-pre-ltadd 7929  ax-pre-mulgt0 7930  ax-pre-mulext 7931  ax-arch 7932  ax-caucvg 7933
This theorem depends on definitions:  df-bi 117  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 2741  df-sbc 2965  df-csb 3060  df-dif 3133  df-un 3135  df-in 3137  df-ss 3144  df-nul 3425  df-if 3537  df-pw 3579  df-sn 3600  df-pr 3601  df-op 3603  df-uni 3812  df-int 3847  df-iun 3890  df-br 4006  df-opab 4067  df-mpt 4068  df-tr 4104  df-id 4295  df-po 4298  df-iso 4299  df-iord 4368  df-on 4370  df-ilim 4371  df-suc 4373  df-iom 4592  df-xp 4634  df-rel 4635  df-cnv 4636  df-co 4637  df-dm 4638  df-rn 4639  df-res 4640  df-ima 4641  df-iota 5180  df-fun 5220  df-fn 5221  df-f 5222  df-f1 5223  df-fo 5224  df-f1o 5225  df-fv 5226  df-riota 5833  df-ov 5880  df-oprab 5881  df-mpo 5882  df-1st 6143  df-2nd 6144  df-recs 6308  df-frec 6394  df-pnf 7996  df-mnf 7997  df-xr 7998  df-ltxr 7999  df-le 8000  df-sub 8132  df-neg 8133  df-reap 8534  df-ap 8541  df-div 8632  df-inn 8922  df-2 8980  df-3 8981  df-4 8982  df-n0 9179  df-z 9256  df-uz 9531  df-rp 9656  df-seqfrec 10448  df-exp 10522  df-cj 10853  df-re 10854  df-im 10855  df-rsqrt 11009  df-abs 11010  df-gz 12370
This theorem is referenced by: (None)
  Copyright terms: Public domain W3C validator