Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  2sqcoprm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2sqcoprm 30181
Description: If the sum of two squares is prime, the two original numbers are coprime. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Feb-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
2sqcoprm.1 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2sqcoprm.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2sqcoprm.3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
2sqcoprm.4 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = 𝑃)
Assertion
Ref Expression
2sqcoprm (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)

Proof of Theorem 2sqcoprm
StepHypRef Expression
1 2sqcoprm.1 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2 2sqcoprm.2 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
3 2sqcoprm.3 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
4 2sqcoprm.4 . . 3 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = 𝑃)
51, 2, 3, 42sqn0 30180 . 2 (𝜑𝐴 ≠ 0)
62, 3gcdcld 15603 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0)
76adantr 474 . . 3 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0)
82adantr 474 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ∈ ℤ)
93adantr 474 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐵 ∈ ℤ)
10 simpr 479 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ≠ 0)
1110neneqd 3004 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ 𝐴 = 0)
1211intnanrd 485 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0))
13 gcdn0cl 15597 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ)
148, 9, 12, 13syl21anc 871 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ)
1514nnsqcld 13325 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ)
166nn0zd 11808 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ)
17 sqnprm 15785 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
1816, 17syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
19 zsqcl 13228 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ)
2016, 19syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ)
21 zsqcl 13228 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
222, 21syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
23 zsqcl 13228 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
243, 23syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
25 gcddvds 15598 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵))
262, 3, 25syl2anc 579 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵))
2726simpld 490 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴)
28 dvdssqim 15646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2)))
2928imp 397 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2))
3016, 2, 27, 29syl21anc 871 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2))
3126simprd 491 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵)
32 dvdssqim 15646 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2)))
3332imp 397 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))
3416, 3, 31, 33syl21anc 871 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))
35 dvds2add 15392 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐴↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℤ) → ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))))
3635imp 397 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐴↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℤ) ∧ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3720, 22, 24, 30, 34, 36syl32anc 1501 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3837, 4breqtrd 4899 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃)
3938adantr 474 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃)
40 simpr 479 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2))
411adantr 474 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℙ)
42 dvdsprm 15786 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃 ↔ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃))
4340, 41, 42syl2anc 579 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃 ↔ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃))
4439, 43mpbid 224 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃)
4544, 41eqeltrd 2906 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
4618, 45mtand 850 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2))
47 eluz2b3 12045 . . . . . . . . 9 (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2) ↔ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
4846, 47sylnib 320 . . . . . . . 8 (𝜑 → ¬ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
49 imnan 390 . . . . . . . 8 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1) ↔ ¬ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5048, 49sylibr 226 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5150adantr 474 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5215, 51mpd 15 . . . . 5 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1)
53 df-ne 3000 . . . . 5 (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1 ↔ ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
5452, 53sylnib 320 . . . 4 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
5554notnotrd 131 . . 3 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
56 nn0sqeq1 30049 . . 3 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1) → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
577, 55, 56syl2anc 579 . 2 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
585, 57mpdan 678 1 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 198  wa 386  w3a 1111   = wceq 1656  wcel 2164  wne 2999   class class class wbr 4873  cfv 6123  (class class class)co 6905  0cc0 10252  1c1 10253   + caddc 10255  cn 11350  2c2 11406  0cn0 11618  cz 11704  cuz 11968  cexp 13154  cdvds 15357   gcd cgcd 15589  cprime 15757
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1894  ax-4 1908  ax-5 2009  ax-6 2075  ax-7 2112  ax-8 2166  ax-9 2173  ax-10 2192  ax-11 2207  ax-12 2220  ax-13 2389  ax-ext 2803  ax-sep 5005  ax-nul 5013  ax-pow 5065  ax-pr 5127  ax-un 7209  ax-cnex 10308  ax-resscn 10309  ax-1cn 10310  ax-icn 10311  ax-addcl 10312  ax-addrcl 10313  ax-mulcl 10314  ax-mulrcl 10315  ax-mulcom 10316  ax-addass 10317  ax-mulass 10318  ax-distr 10319  ax-i2m1 10320  ax-1ne0 10321  ax-1rid 10322  ax-rnegex 10323  ax-rrecex 10324  ax-cnre 10325  ax-pre-lttri 10326  ax-pre-lttrn 10327  ax-pre-ltadd 10328  ax-pre-mulgt0 10329  ax-pre-sup 10330
This theorem depends on definitions:  df-bi 199  df-an 387  df-or 879  df-3or 1112  df-3an 1113  df-tru 1660  df-ex 1879  df-nf 1883  df-sb 2068  df-mo 2605  df-eu 2640  df-clab 2812  df-cleq 2818  df-clel 2821  df-nfc 2958  df-ne 3000  df-nel 3103  df-ral 3122  df-rex 3123  df-reu 3124  df-rmo 3125  df-rab 3126  df-v 3416  df-sbc 3663  df-csb 3758  df-dif 3801  df-un 3803  df-in 3805  df-ss 3812  df-pss 3814  df-nul 4145  df-if 4307  df-pw 4380  df-sn 4398  df-pr 4400  df-tp 4402  df-op 4404  df-uni 4659  df-iun 4742  df-br 4874  df-opab 4936  df-mpt 4953  df-tr 4976  df-id 5250  df-eprel 5255  df-po 5263  df-so 5264  df-fr 5301  df-we 5303  df-xp 5348  df-rel 5349  df-cnv 5350  df-co 5351  df-dm 5352  df-rn 5353  df-res 5354  df-ima 5355  df-pred 5920  df-ord 5966  df-on 5967  df-lim 5968  df-suc 5969  df-iota 6086  df-fun 6125  df-fn 6126  df-f 6127  df-f1 6128  df-fo 6129  df-f1o 6130  df-fv 6131  df-riota 6866  df-ov 6908  df-oprab 6909  df-mpt2 6910  df-om 7327  df-2nd 7429  df-wrecs 7672  df-recs 7734  df-rdg 7772  df-1o 7826  df-2o 7827  df-er 8009  df-en 8223  df-dom 8224  df-sdom 8225  df-fin 8226  df-sup 8617  df-inf 8618  df-pnf 10393  df-mnf 10394  df-xr 10395  df-ltxr 10396  df-le 10397  df-sub 10587  df-neg 10588  df-div 11010  df-nn 11351  df-2 11414  df-3 11415  df-n0 11619  df-z 11705  df-uz 11969  df-rp 12113  df-seq 13096  df-exp 13155  df-cj 14216  df-re 14217  df-im 14218  df-sqrt 14352  df-abs 14353  df-dvds 15358  df-gcd 15590  df-prm 15758
This theorem is referenced by:  2sqmod  30182
  Copyright terms: Public domain W3C validator