MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  4sqlem12 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 4sqlem12 15877
Description: Lemma for 4sq 15885. For any odd prime 𝑃, there is a 𝑘 < 𝑃 such that 𝑘𝑃 − 1 is a sum of two squares. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
4sq.1 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))}
4sq.2 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
4sq.3 (𝜑𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
4sq.4 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
4sqlem11.5 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
4sqlem11.6 𝐹 = (𝑣𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
Assertion
Ref Expression
4sqlem12 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
Distinct variable groups:   𝑤,𝑛,𝑥,𝑦,𝑧   𝑘,𝑛,𝑣,𝐴   𝑛,𝐹   𝑢,𝑘,𝑛,𝑚,𝑁,𝑣   𝑃,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝜑,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣   𝑆,𝑘,𝑚,𝑛,𝑢,𝑣
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝐴(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑢,𝑚)   𝑃(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝑆(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)   𝐹(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤,𝑣,𝑢,𝑘,𝑚)   𝑁(𝑥,𝑦,𝑧,𝑤)

Proof of Theorem 4sqlem12
Dummy variable 𝑗 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 4sq.1 . . . 4 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))}
2 4sq.2 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
3 4sq.3 . . . 4 (𝜑𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
4 4sq.4 . . . 4 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
5 4sqlem11.5 . . . 4 𝐴 = {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}
6 4sqlem11.6 . . . 4 𝐹 = (𝑣𝐴 ↦ ((𝑃 − 1) − 𝑣))
71, 2, 3, 4, 5, 64sqlem11 15876 . . 3 (𝜑 → (𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅)
8 n0 4132 . . 3 ((𝐴 ∩ ran 𝐹) ≠ ∅ ↔ ∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹))
97, 8sylib 209 . 2 (𝜑 → ∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹))
10 vex 3394 . . . . . . 7 𝑗 ∈ V
11 eqeq1 2810 . . . . . . . 8 (𝑢 = 𝑗 → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
1211rexbidv 3240 . . . . . . 7 (𝑢 = 𝑗 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)))
1310, 12, 5elab2 3549 . . . . . 6 (𝑗𝐴 ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃))
14 abid 2794 . . . . . . . . 9 (𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)} ↔ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
155rexeqi 3332 . . . . . . . . 9 (∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ ∃𝑣 ∈ {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣))
16 oveq1 6881 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑚 = 𝑛 → (𝑚↑2) = (𝑛↑2))
1716oveq1d 6889 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑚 = 𝑛 → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑛↑2) mod 𝑃))
1817eqeq2d 2816 . . . . . . . . . . . 12 (𝑚 = 𝑛 → (𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
1918cbvrexv 3361 . . . . . . . . . . 11 (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃))
20 eqeq1 2810 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = 𝑣 → (𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ↔ 𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2120rexbidv 3240 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = 𝑣 → (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2219, 21syl5bb 274 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = 𝑣 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
2322rexab 3565 . . . . . . . . 9 (∃𝑣 ∈ {𝑢 ∣ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑢 = ((𝑚↑2) mod 𝑃)}𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
2414, 15, 233bitri 288 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)} ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
256rnmpt 5572 . . . . . . . . 9 ran 𝐹 = {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)}
2625eleq2i 2877 . . . . . . . 8 (𝑗 ∈ ran 𝐹𝑗 ∈ {𝑗 ∣ ∃𝑣𝐴 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)})
27 rexcom4 3419 . . . . . . . . 9 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
28 r19.41v 3277 . . . . . . . . . 10 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
2928exbii 1933 . . . . . . . . 9 (∃𝑣𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
3027, 29bitri 266 . . . . . . . 8 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑣(∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
3124, 26, 303bitr4i 294 . . . . . . 7 (𝑗 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)))
32 ovex 6906 . . . . . . . . 9 ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ V
33 oveq2 6882 . . . . . . . . . 10 (𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) → ((𝑃 − 1) − 𝑣) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3433eqeq2d 2816 . . . . . . . . 9 (𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) → (𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣) ↔ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
3532, 34ceqsexv 3436 . . . . . . . 8 (∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3635rexbii 3229 . . . . . . 7 (∃𝑛 ∈ (0...𝑁)∃𝑣(𝑣 = ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − 𝑣)) ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3731, 36bitri 266 . . . . . 6 (𝑗 ∈ ran 𝐹 ↔ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
3813, 37anbi12i 614 . . . . 5 ((𝑗𝐴𝑗 ∈ ran 𝐹) ↔ (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
39 elin 3995 . . . . 5 (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) ↔ (𝑗𝐴𝑗 ∈ ran 𝐹))
40 reeanv 3295 . . . . 5 (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) ↔ (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ ∃𝑛 ∈ (0...𝑁)𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
4138, 39, 403bitr4i 294 . . . 4 (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) ↔ ∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
42 eqtr2 2826 . . . . . 6 ((𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
4343ad2ant1 1156 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℙ)
44 prmnn 15606 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
4543, 44syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℕ)
46 nnm1nn0 11600 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑃 ∈ ℕ → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
4745, 46syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℕ0)
4847nn0red 11618 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℝ)
4945nnrpd 12084 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℝ+)
5047nn0ge0d 11620 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ (𝑃 − 1))
5145nnred 11320 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℝ)
5251ltm1d 11241 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) < 𝑃)
53 modid 12919 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) ∧ (0 ≤ (𝑃 − 1) ∧ (𝑃 − 1) < 𝑃)) → ((𝑃 − 1) mod 𝑃) = (𝑃 − 1))
5448, 49, 50, 52, 53syl22anc 858 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑃 − 1) mod 𝑃) = (𝑃 − 1))
5554oveq1d 6889 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
56 simp2r 1250 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ (0...𝑁))
57 elfzelz 12565 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 𝑛 ∈ ℤ)
5856, 57syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ ℤ)
59 zsqcl2 13164 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 (𝑛 ∈ ℤ → (𝑛↑2) ∈ ℕ0)
6058, 59syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℕ0)
6160nn0red 11618 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℝ)
62 modlt 12903 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (((𝑛↑2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃)
6361, 49, 62syl2anc 575 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃)
64 zsqcl 13157 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 (𝑛 ∈ ℤ → (𝑛↑2) ∈ ℤ)
6558, 64syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℤ)
6665, 45zmodcld 12915 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℕ0)
6766nn0zd 11746 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℤ)
68 prmz 15607 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
6943, 68syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℤ)
70 zltlem1 11696 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((((𝑛↑2) mod 𝑃) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃 ↔ ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1)))
7167, 69, 70syl2anc 575 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) < 𝑃 ↔ ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1)))
7263, 71mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ (𝑃 − 1))
7372, 54breqtrrd 4872 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃))
74 modsubdir 12963 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (((𝑃 − 1) ∈ ℝ ∧ (𝑛↑2) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ+) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃) ↔ (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
7548, 61, 49, 74syl3anc 1483 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑛↑2) mod 𝑃) ≤ ((𝑃 − 1) mod 𝑃) ↔ (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))))
7673, 75mpbid 223 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) mod 𝑃) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
77 simp3 1161 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)))
7855, 76, 773eqtr4rd 2851 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃))
79 simp2l 1249 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ (0...𝑁))
80 elfzelz 12565 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚 ∈ ℤ)
8179, 80syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ ℤ)
82 zsqcl 13157 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝑚 ∈ ℤ → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
8381, 82syl 17 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℤ)
8447nn0zd 11746 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℤ)
8584, 65zsubcld 11753 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) ∈ ℤ)
86 moddvds 15214 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑚↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) ∈ ℤ) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)))))
8745, 83, 85, 86syl3anc 1483 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = (((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)) mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2)))))
8878, 87mpbid 223 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))))
89 zsqcl2 13164 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑚 ∈ ℤ → (𝑚↑2) ∈ ℕ0)
9081, 89syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℕ0)
9190nn0cnd 11619 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℂ)
9247nn0cnd 11619 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 − 1) ∈ ℂ)
9360nn0cnd 11619 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ∈ ℂ)
9491, 92, 93subsub3d 10707 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) − (𝑃 − 1)))
9590, 60nn0addcld 11621 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℕ0)
9695nn0cnd 11619 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℂ)
9745nncnd 11321 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∈ ℂ)
98 1cnd 10320 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ∈ ℂ)
9996, 97, 98subsub3d 10707 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) − (𝑃 − 1)) = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
10094, 99eqtrd 2840 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) − ((𝑃 − 1) − (𝑛↑2))) = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
10188, 100breqtrd 4870 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃))
102 nn0p1nn 11598 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℕ0 → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ)
10395, 102syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ)
104103nnzd 11747 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ)
105 dvdssubr 15250 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃)))
10669, 104, 105syl2anc 575 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ 𝑃 ∥ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) − 𝑃)))
107101, 106mpbird 248 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
10845nnne0d 11351 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 ≠ 0)
109 dvdsval2 15206 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ))
11069, 108, 104, 109syl3anc 1483 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 ∥ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ↔ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ))
111107, 110mpbid 223 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ)
112 nnrp 12056 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ+)
113 nnrp 12056 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℕ → 𝑃 ∈ ℝ+)
114 rpdivcl 12070 . . . . . . . . . . . . . 14 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ+𝑃 ∈ ℝ+) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
115112, 113, 114syl2an 585 . . . . . . . . . . . . 13 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℕ ∧ 𝑃 ∈ ℕ) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
116103, 45, 115syl2anc 575 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℝ+)
117116rpgt0d 12089 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃))
118 elnnz 11653 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℕ ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 0 < ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃)))
119111, 117, 118sylanbrc 574 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℕ)
120119nnge1d 11349 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃))
12195nn0red 11618 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ∈ ℝ)
122 2nn 11462 . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 ∈ ℕ
12323ad2ant1 1156 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℕ)
124 nnmulcl 11328 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
125122, 123, 124sylancr 577 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℕ)
126125nnred 11320 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℝ)
127126resqcld 13258 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) ∈ ℝ)
128 nnmulcl 11328 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((2 ∈ ℕ ∧ (2 · 𝑁) ∈ ℕ) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℕ)
129122, 125, 128sylancr 577 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℕ)
130129nnred 11320 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℝ)
131127, 130readdcld 10354 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) ∈ ℝ)
132 1red 10326 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 1 ∈ ℝ)
133123nnsqcld 13252 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℕ)
134 nnmulcl 11328 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2 ∈ ℕ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℕ) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
135122, 133, 134sylancr 577 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
136135nnred 11320 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℝ)
13790nn0red 11618 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ∈ ℝ)
138133nnred 11320 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℝ)
13981zred 11748 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚 ∈ ℝ)
140 elfzle1 12567 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑚)
14179, 140syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ 𝑚)
142123nnred 11320 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℝ)
143 elfzle2 12568 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑚 ∈ (0...𝑁) → 𝑚𝑁)
14479, 143syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑚𝑁)
145 le2sq2 13162 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑚 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑚) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑚𝑁)) → (𝑚↑2) ≤ (𝑁↑2))
146139, 141, 142, 144, 145syl22anc 858 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚↑2) ≤ (𝑁↑2))
14758zred 11748 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛 ∈ ℝ)
148 elfzle1 12567 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 0 ≤ 𝑛)
14956, 148syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 ≤ 𝑛)
150 elfzle2 12568 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝑛 ∈ (0...𝑁) → 𝑛𝑁)
15156, 150syl 17 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑛𝑁)
152 le2sq2 13162 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝑛 ∈ ℝ ∧ 0 ≤ 𝑛) ∧ (𝑁 ∈ ℝ ∧ 𝑛𝑁)) → (𝑛↑2) ≤ (𝑁↑2))
153147, 149, 142, 151, 152syl22anc 858 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑛↑2) ≤ (𝑁↑2))
154137, 61, 138, 138, 146, 153le2addd 10931 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ≤ ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
155133nncnd 11321 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
1561552timesd 11542 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) = ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
157154, 156breqtrrd 4872 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) ≤ (2 · (𝑁↑2)))
158 2lt4 11474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 2 < 4
159 2re 11374 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2 ∈ ℝ
160159a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 2 ∈ ℝ)
161 4re 11381 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 4 ∈ ℝ
162161a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 4 ∈ ℝ)
163133nngt0d 11350 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < (𝑁↑2))
164 ltmul1 11158 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℝ ∧ 4 ∈ ℝ ∧ ((𝑁↑2) ∈ ℝ ∧ 0 < (𝑁↑2))) → (2 < 4 ↔ (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2))))
165160, 162, 138, 163, 164syl112anc 1486 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 < 4 ↔ (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2))))
166158, 165mpbii 224 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) < (4 · (𝑁↑2)))
167 2cn 11375 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2 ∈ ℂ
168123nncnd 11321 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑁 ∈ ℂ)
169 sqmul 13149 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((2 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
170167, 168, 169sylancr 577 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) = ((2↑2) · (𝑁↑2)))
171 sq2 13183 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (2↑2) = 4
172171oveq1i 6884 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((2↑2) · (𝑁↑2)) = (4 · (𝑁↑2))
173170, 172syl6eq 2856 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) = (4 · (𝑁↑2)))
174166, 173breqtrrd 4872 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (𝑁↑2)) < ((2 · 𝑁)↑2))
175121, 136, 127, 157, 174lelttrd 10480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) < ((2 · 𝑁)↑2))
176129nnrpd 12084 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · (2 · 𝑁)) ∈ ℝ+)
177127, 176ltaddrpd 12119 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((2 · 𝑁)↑2) < (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))))
178121, 127, 131, 175, 177lttrd 10483 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) < (((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))))
179121, 131, 132, 178ltadd1dd 10923 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
18033ad2ant1 1156 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1))
181180oveq1d 6889 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃↑2) = (((2 · 𝑁) + 1)↑2))
18297sqvald 13228 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
183125nncnd 11321 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (2 · 𝑁) ∈ ℂ)
184 binom21 13203 . . . . . . . . . . . . 13 ((2 · 𝑁) ∈ ℂ → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
185183, 184syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((2 · 𝑁) + 1)↑2) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
186181, 182, 1853eqtr3d 2848 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑃 · 𝑃) = ((((2 · 𝑁)↑2) + (2 · (2 · 𝑁))) + 1))
187179, 186breqtrrd 4872 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃))
188103nnred 11320 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ)
18945nngt0d 11350 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → 0 < 𝑃)
190 ltdivmul 11183 . . . . . . . . . . 11 (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℝ ∧ 𝑃 ∈ ℝ ∧ (𝑃 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑃)) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃 ↔ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃)))
191188, 51, 51, 189, 190syl112anc 1486 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃 ↔ (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) < (𝑃 · 𝑃)))
192187, 191mpbird 248 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)
193 1z 11673 . . . . . . . . . 10 1 ∈ ℤ
194 elfzm11 12634 . . . . . . . . . 10 ((1 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∧ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)))
195193, 69, 194sylancr 577 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ↔ (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ ℤ ∧ 1 ≤ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∧ ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) < 𝑃)))
196111, 120, 192, 195mpbir3and 1435 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)))
197 gzreim 15860 . . . . . . . . 9 ((𝑚 ∈ ℤ ∧ 𝑛 ∈ ℤ) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i])
19881, 58, 197syl2anc 575 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i])
199 gzcn 15853 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i] → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℂ)
200198, 199syl 17 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℂ)
201200absvalsq2d 14405 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2)))
202139, 147crred 14194 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛))) = 𝑚)
203202oveq1d 6889 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (𝑚↑2))
204139, 147crimd 14195 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛))) = 𝑛)
205204oveq1d 6889 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = (𝑛↑2))
206203, 205oveq12d 6892 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((ℜ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + ((ℑ‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2)) = ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)))
207201, 206eqtrd 2840 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) = ((𝑚↑2) + (𝑛↑2)))
208207oveq1d 6889 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
209103nncnd 11321 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) ∈ ℂ)
210209, 97, 108divcan1d 11087 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃) = (((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1))
211208, 210eqtr4d 2843 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃))
212 oveq1 6881 . . . . . . . . . 10 (𝑘 = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) → (𝑘 · 𝑃) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃))
213212eqeq2d 2816 . . . . . . . . 9 (𝑘 = ((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) → ((((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃) ↔ (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)))
214 fveq2 6408 . . . . . . . . . . . 12 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → (abs‘𝑢) = (abs‘(𝑚 + (i · 𝑛))))
215214oveq1d 6889 . . . . . . . . . . 11 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → ((abs‘𝑢)↑2) = ((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2))
216215oveq1d 6889 . . . . . . . . . 10 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1))
217216eqeq1d 2808 . . . . . . . . 9 (𝑢 = (𝑚 + (i · 𝑛)) → ((((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃) ↔ (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)))
218213, 217rspc2ev 3517 . . . . . . . 8 ((((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) ∈ (1...(𝑃 − 1)) ∧ (𝑚 + (i · 𝑛)) ∈ ℤ[i] ∧ (((abs‘(𝑚 + (i · 𝑛)))↑2) + 1) = (((((𝑚↑2) + (𝑛↑2)) + 1) / 𝑃) · 𝑃)) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
219196, 198, 211, 218syl3anc 1483 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁)) ∧ ((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
2202193expia 1143 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁))) → (((𝑚↑2) mod 𝑃) = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃)) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
22142, 220syl5 34 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑚 ∈ (0...𝑁) ∧ 𝑛 ∈ (0...𝑁))) → ((𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
222221rexlimdvva 3226 . . . 4 (𝜑 → (∃𝑚 ∈ (0...𝑁)∃𝑛 ∈ (0...𝑁)(𝑗 = ((𝑚↑2) mod 𝑃) ∧ 𝑗 = ((𝑃 − 1) − ((𝑛↑2) mod 𝑃))) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
22341, 222syl5bi 233 . . 3 (𝜑 → (𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
224223exlimdv 2024 . 2 (𝜑 → (∃𝑗 𝑗 ∈ (𝐴 ∩ ran 𝐹) → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃)))
2259, 224mpd 15 1 (𝜑 → ∃𝑘 ∈ (1...(𝑃 − 1))∃𝑢 ∈ ℤ[i] (((abs‘𝑢)↑2) + 1) = (𝑘 · 𝑃))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 197  wa 384  w3a 1100   = wceq 1637  wex 1859  wcel 2156  {cab 2792  wne 2978  wrex 3097  cin 3768  c0 4116   class class class wbr 4844  cmpt 4923  ran crn 5312  cfv 6101  (class class class)co 6874  cc 10219  cr 10220  0cc0 10221  1c1 10222  ici 10223   + caddc 10224   · cmul 10226   < clt 10359  cle 10360  cmin 10551   / cdiv 10969  cn 11305  2c2 11356  4c4 11358  0cn0 11559  cz 11643  +crp 12046  ...cfz 12549   mod cmo 12892  cexp 13083  cre 14060  cim 14061  abscabs 14197  cdvds 15203  cprime 15603  ℤ[i]cgz 15850
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1877  ax-4 1894  ax-5 2001  ax-6 2068  ax-7 2104  ax-8 2158  ax-9 2165  ax-10 2185  ax-11 2201  ax-12 2214  ax-13 2420  ax-ext 2784  ax-rep 4964  ax-sep 4975  ax-nul 4983  ax-pow 5035  ax-pr 5096  ax-un 7179  ax-cnex 10277  ax-resscn 10278  ax-1cn 10279  ax-icn 10280  ax-addcl 10281  ax-addrcl 10282  ax-mulcl 10283  ax-mulrcl 10284  ax-mulcom 10285  ax-addass 10286  ax-mulass 10287  ax-distr 10288  ax-i2m1 10289  ax-1ne0 10290  ax-1rid 10291  ax-rnegex 10292  ax-rrecex 10293  ax-cnre 10294  ax-pre-lttri 10295  ax-pre-lttrn 10296  ax-pre-ltadd 10297  ax-pre-mulgt0 10298  ax-pre-sup 10299
This theorem depends on definitions:  df-bi 198  df-an 385  df-or 866  df-3or 1101  df-3an 1102  df-tru 1641  df-ex 1860  df-nf 1864  df-sb 2061  df-eu 2634  df-mo 2635  df-clab 2793  df-cleq 2799  df-clel 2802  df-nfc 2937  df-ne 2979  df-nel 3082  df-ral 3101  df-rex 3102  df-reu 3103  df-rmo 3104  df-rab 3105  df-v 3393  df-sbc 3634  df-csb 3729  df-dif 3772  df-un 3774  df-in 3776  df-ss 3783  df-pss 3785  df-nul 4117  df-if 4280  df-pw 4353  df-sn 4371  df-pr 4373  df-tp 4375  df-op 4377  df-uni 4631  df-int 4670  df-iun 4714  df-br 4845  df-opab 4907  df-mpt 4924  df-tr 4947  df-id 5219  df-eprel 5224  df-po 5232  df-so 5233  df-fr 5270  df-we 5272  df-xp 5317  df-rel 5318  df-cnv 5319  df-co 5320  df-dm 5321  df-rn 5322  df-res 5323  df-ima 5324  df-pred 5893  df-ord 5939  df-on 5940  df-lim 5941  df-suc 5942  df-iota 6064  df-fun 6103  df-fn 6104  df-f 6105  df-f1 6106  df-fo 6107  df-f1o 6108  df-fv 6109  df-riota 6835  df-ov 6877  df-oprab 6878  df-mpt2 6879  df-om 7296  df-1st 7398  df-2nd 7399  df-wrecs 7642  df-recs 7704  df-rdg 7742  df-1o 7796  df-2o 7797  df-oadd 7800  df-er 7979  df-en 8193  df-dom 8194  df-sdom 8195  df-fin 8196  df-sup 8587  df-inf 8588  df-card 9048  df-cda 9275  df-pnf 10361  df-mnf 10362  df-xr 10363  df-ltxr 10364  df-le 10365  df-sub 10553  df-neg 10554  df-div 10970  df-nn 11306  df-2 11364  df-3 11365  df-4 11366  df-n0 11560  df-xnn0 11630  df-z 11644  df-uz 11905  df-rp 12047  df-fz 12550  df-fl 12817  df-mod 12893  df-seq 13025  df-exp 13084  df-hash 13338  df-cj 14062  df-re 14063  df-im 14064  df-sqrt 14198  df-abs 14199  df-dvds 15204  df-gcd 15436  df-prm 15604  df-gz 15851
This theorem is referenced by:  4sqlem13  15878
  Copyright terms: Public domain W3C validator