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

Theorem 2sqlem7 27763
Description: Lemma for 2sq 27769. (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 3103 . . . . . 6 (∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → ∃𝑦 ∈ ℤ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))
43reximi 3103 . . . . 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 27757 . . . . 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 11279 . . . . . . . . . 10 1 ≠ 0
9 gcdeq0 16701 . . . . . . . . . . . . 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 2765 . . . . . . . . . . . 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 2995 . . . . . . . . . 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 14291 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥↑2) ∈ ℕ0)
1716ad2antrr 739 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑥↑2) ∈ ℕ0)
1817nn0red 12678 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑥↑2) ∈ ℝ)
1917nn0ge0d 12680 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 0 ≤ (𝑥↑2))
20 zsqcl2 14291 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑦 ∈ ℤ → (𝑦↑2) ∈ ℕ0)
2120ad2antlr 740 . . . . . . . . . . . 12 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑦↑2) ∈ ℕ0)
2221nn0red 12678 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → (𝑦↑2) ∈ ℝ)
2321nn0ge0d 12680 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 0 ≤ (𝑦↑2))
24 add20 11838 . . . . . . . . . . 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 12708 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℤ → 𝑥 ∈ ℂ)
2726ad2antrr 739 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 𝑥 ∈ ℂ)
28 zcn 12708 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 ∈ ℤ → 𝑦 ∈ ℂ)
2928ad2antlr 740 . . . . . . . . . . 11 (((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑦 ∈ ℤ) ∧ (𝑥 gcd 𝑦) = 1) → 𝑦 ∈ ℂ)
30 sqeq0 14273 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 ∈ ℂ → ((𝑥↑2) = 0 ↔ 𝑥 = 0))
31 sqeq0 14273 . . . . . . . . . . . 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 12651 . . . . . . . . . . . 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 12618 . . . . . . . . . 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 2851 . . . . . . 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 3207 . . . 4 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ ℕ)
477, 46elind 4099 . . 3 (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) → 𝑧 ∈ (𝑆 ∩ ℕ))
4847abssi 3995 . 2 {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))} ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
491, 48eqsstri 3958 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 1569   ∈ wcel 2146  {cab 2741   ≠ wne 2958  ∃wrex 3089   ⊆ wss 3899   ∩ cin 4091   class class class wbr 5105   ↦ cmpt 5188  ran crn 5655  ‘cfv 6546  (class class class)co 7427  ℂcc 11208  ℝcr 11209  0cc0 11210  1c1 11211   + caddc 11213   ≤ cle 11354  ℕcn 12345  2c2 12407  ℕ0cn0 12616  ℤcz 12703  ↑cexp 14214  abscabs 15413   gcd cgcd 16676  ℤ[i]cgz 17119
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1827  ax-4 1841  ax-5 1944  ax-6 2001  ax-7 2042  ax-8 2148  ax-9 2156  ax-10 2179  ax-11 2196  ax-12 2215  ax-ext 2735  ax-sep 5251  ax-nul 5262  ax-pow 5330  ax-pr 5394  ax-un 7758  ax-cnex 11266  ax-resscn 11267  ax-1cn 11268  ax-icn 11269  ax-addcl 11270  ax-addrcl 11271  ax-mulcl 11272  ax-mulrcl 11273  ax-mulcom 11274  ax-addass 11275  ax-mulass 11276  ax-distr 11277  ax-i2m1 11278  ax-1ne0 11279  ax-1rid 11280  ax-rnegex 11281  ax-rrecex 11282  ax-cnre 11283  ax-pre-lttri 11284  ax-pre-lttrn 11285  ax-pre-ltadd 11286  ax-pre-mulgt0 11287  ax-pre-sup 11288
This proof depends on definitions:  df-bi 210  df-an 402  df-or 862  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1572  df-fal 1582  df-ex 1812  df-nf 1816  df-sb 2101  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3368  df-reu 3369  df-rab 3416  df-v 3455  df-sbc 3742  df-csb 3851  df-ss 3900  df-pss 4016  df-dif 4049  df-in 4093  df-un 4153  df-nul 4281  df-if 4485  df-pw 4561  df-sn 4588  df-pr 4590  df-op 4838  df-uni 4870  df-iun 4955  df-br 5106  df-opab 5170  df-mpt 5189  df-tr 5215  df-id 5549  df-eprel 5554  df-po 5562  df-so 5563  df-fr 5607  df-we 5609  df-xp 5660  df-rel 5661  df-cnv 5662  df-co 5663  df-dm 5664  df-rn 5665  df-res 5666  df-ima 5667  df-pred 6310  df-ord 6371  df-on 6372  df-lim 6373  df-suc 6374  df-iota 6500  df-fun 6548  df-fn 6549  df-f 6550  df-f1 6551  df-fo 6552  df-f1o 6553  df-fv 6554  df-riota 7384  df-ov 7430  df-oprab 7431  df-mpo 7432  df-om 7885  df-2nd 8009  df-frecs 8310  df-wrecs 8341  df-recs 8390  df-rdg 8429  df-er 8728  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-sup 9444  df-inf 9445  df-pnf 11355  df-mnf 11356  df-xr 11357  df-ltxr 11358  df-le 11359  df-sub 11553  df-neg 11554  df-div 11984  df-nn 12346  df-2 12415  df-3 12416  df-n0 12617  df-z 12704  df-uz 12976  df-rp 13131  df-seq 14155  df-exp 14215  df-cj 15278  df-re 15279  df-im 15280  df-sqrt 15414  df-abs 15415  df-dvds 16435  df-gcd 16677  df-gz 17120
This theorem is used by:  2sqlem8  27765  2sqlem9  27766
  Copyright terms: Public domain W3C validator