MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  2sqlem7 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2sqlem7 27751
Description: Lemma for 2sq 27757. (Contributed by Mario Carneiro, 19-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
2sq.1 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2sqlem7.2 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
Assertion
Ref Expression
2sqlem7 𝑌 ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
Distinct variable groups:   𝑥,𝑤,𝑦,𝑧   𝑥,𝑆,𝑦,𝑧   𝑥,𝑌,𝑦
Allowed substitution hints:   𝑆(𝑤)   𝑌(𝑧, 𝑤)

Proof of Theorem 2sqlem7
StepHypRef Expression
1 2sqlem7.2 . 2 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
2 simpr 490 . . . . . . 7 (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))
32reximi 3101 . . . . . 6 (∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → ∃𝑦 ∈ ℤ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))
43reximi 3101 . . . . 5 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))
5 2sq.1 . . . . . 6 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
652sqlem2 27745 . . . . 5 (𝑧 ∈ 𝑆 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))
74, 6sylibr 237 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ 𝑆)
8 ax-1ne0 11269 . . . . . . . . . 10 1 ≠ 0
9 gcdeq0 16689 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑥 gcd 𝑦) = 0 ↔ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0)))
109adantr 486 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ((𝑥 gcd 𝑦) = 0 ↔ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0)))
11 simpr 490 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑥 gcd 𝑦) = 1)
1211eqeq1d 2763 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ((𝑥 gcd 𝑦) = 0 ↔ 1 = 0))
1310, 12bitr3d 284 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ((𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0) ↔ 1 = 0))
1413necon3bbid 2993 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (¬ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0) ↔ 1 ≠ 0))
158, 14mpbiri 261 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ¬ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0))
16 zsqcl2 14281 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥↑2) ∈ ℕ0)
1716ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑥↑2) ∈ ℕ0)
1817nn0red 12668 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑥↑2) ∈ ℝ)
1917nn0ge0d 12670 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 0 ≤ (𝑥↑2))
20 zsqcl2 14281 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑦↑2) ∈ ℕ0)
2120ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑦↑2) ∈ ℕ0)
2221nn0red 12668 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑦↑2) ∈ ℝ)
2321nn0ge0d 12670 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 0 ≤ (𝑦↑2))
24 add20 11828 . . . . . . . . . . 11 ((((𝑥↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑥↑2)) ∧ ((𝑦↑2) ∈ ℝ ∧ 0 ≤ (𝑦↑2))) → (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0 ↔ ((𝑥↑2) = 0 ∧ (𝑦↑2) = 0)))
2518, 19, 22, 23, 24syl22anc 852 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0 ↔ ((𝑥↑2) = 0 ∧ (𝑦↑2) = 0)))
26 zcn 12698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℂ)
2726ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 𝑥 ∈ ℂ)
28 zcn 12698 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℂ)
2928ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 𝑦 ∈ ℂ)
30 sqeq0 14263 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℂ → ((𝑥↑2) = 0 ↔ 𝑥 = 0))
31 sqeq0 14263 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℂ → ((𝑦↑2) = 0 ↔ 𝑦 = 0))
3230, 31bi2anan9 650 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℂ ∧ 𝑦 ∈ ℂ) → (((𝑥↑2) = 0 ∧ (𝑦↑2) = 0) ↔ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0)))
3327, 29, 32syl2anc 596 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (((𝑥↑2) = 0 ∧ (𝑦↑2) = 0) ↔ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0)))
3425, 33bitrd 282 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0 ↔ (𝑥 = 0 ∧ 𝑦 = 0)))
3515, 34mtbird 328 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ¬ ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0)
36 nn0addcl 12641 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥↑2) ∈ ℕ0 ∧ (𝑦↑2) ∈ ℕ0) → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ0)
3716, 20, 36syl2an 608 . . . . . . . . . . 11 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ0)
3837adantr 486 . . . . . . . . . 10 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ0)
39 elnn0 12608 . . . . . . . . . 10 (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ0 ↔ (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ ∨ ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0))
4038, 39sylib 221 . . . . . . . . 9 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ ∨ ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0))
4140ord 878 . . . . . . . 8 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (¬ ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = 0))
4235, 41mt3d 149 . . . . . . 7 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ)
43 eleq1 2849 . . . . . . 7 (𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) → (𝑧 ∈ ℕ ↔ ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ∈ ℕ))
4442, 43syl5ibrcom 250 . . . . . 6 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) → 𝑧 ∈ ℕ))
4544expimpd 459 . . . . 5 ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) → (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ ℕ))
4645rexlimivv 3205 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ ℕ)
477, 46elind 4146 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ (𝑆 ∩ ℕ))
4847abssi 4016 . 2 {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))} ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
491, 48eqsstri 3977 1 𝑌 ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
Colors of variables:    wff setvar class
This proof depends on syntax axioms:  ¬ wn 3   ↔ wb 209   ∧ wa 401   ∨ wo 861   = wceq 1570   ∈ wcel 2145  {cab 2739   ≠ wne 2956  ∃wrex 3087   ∩ cin 3898   ⊆ wss 3899   class class class wbr 5103   ↦ cmpt 5186  ran crn 5652  ‘cfv 6538  (class class class)co 7420  ℂcc 11198  ℝcr 11199  0cc0 11200  1c1 11201   + caddc 11203   ≤ cle 11344  ℕcn 12335  2c2 12397  ℕ0cn0 12606  ℤcz 12693  ↑cexp 14204  abscabs 15401   gcd cgcd 16664  ℤ[i]cgz 17107
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1828  ax-4 1842  ax-5 1943  ax-6 2000  ax-7 2041  ax-8 2147  ax-9 2155  ax-10 2178  ax-11 2194  ax-12 2213  ax-ext 2733  ax-sep 5249  ax-nul 5260  ax-pow 5327  ax-pr 5391  ax-un 7751  ax-cnex 11256  ax-resscn 11257  ax-1cn 11258  ax-icn 11259  ax-addcl 11260  ax-addrcl 11261  ax-mulcl 11262  ax-mulrcl 11263  ax-mulcom 11264  ax-addass 11265  ax-mulass 11266  ax-distr 11267  ax-i2m1 11268  ax-1ne0 11269  ax-1rid 11270  ax-rnegex 11271  ax-rrecex 11272  ax-cnre 11273  ax-pre-lttri 11274  ax-pre-lttrn 11275  ax-pre-ltadd 11276  ax-pre-mulgt0 11277  ax-pre-sup 11278
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1813  df-nf 1817  df-sb 2100  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3063  df-ral 3078  df-rex 3088  df-rmo 3366  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3453  df-sbc 3740  df-csb 3848  df-dif 3902  df-un 3904  df-in 3906  df-ss 3916  df-pss 3919  df-nul 4280  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-iun 4953  df-br 5104  df-opab 5168  df-mpt 5187  df-tr 5213  df-id 5546  df-eprel 5551  df-po 5559  df-so 5560  df-fr 5604  df-we 5606  df-xp 5657  df-rel 5658  df-cnv 5659  df-co 5660  df-dm 5661  df-rn 5662  df-res 5663  df-ima 5664  df-pred 6304  df-ord 6365  df-on 6366  df-lim 6367  df-suc 6368  df-iota 6494  df-fun 6540  df-fn 6541  df-f 6542  df-f1 6543  df-fo 6544  df-f1o 6545  df-fv 6546  df-riota 7377  df-ov 7423  df-oprab 7424  df-mpo 7425  df-om 7878  df-2nd 8002  df-frecs 8299  df-wrecs 8330  df-recs 8379  df-rdg 8418  df-er 8717  df-en 8974  df-dom 8975  df-sdom 8976  df-sup 9434  df-inf 9435  df-pnf 11345  df-mnf 11346  df-xr 11347  df-ltxr 11348  df-le 11349  df-sub 11543  df-neg 11544  df-div 11974  df-nn 12336  df-2 12405  df-3 12406  df-n0 12607  df-z 12694  df-uz 12966  df-rp 13121  df-seq 14145  df-exp 14205  df-cj 15266  df-re 15267  df-im 15268  df-sqrt 15402  df-abs 15403  df-dvds 16423  df-gcd 16665  df-gz 17108
This theorem is used by:  2sqlem8  27753  2sqlem9  27754
  Copyright terms: Public domain W3C validator