Step | Hyp | Ref
| Expression |
1 | | 4sq.4 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℙ) |
2 | | prmnn 16307 |
. . . . 5
⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈
ℕ) |
3 | 1, 2 | syl 17 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℕ) |
4 | 3 | nncnd 11919 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ ℂ) |
5 | 4 | mulid2d 10924 |
. 2
⊢ (𝜑 → (1 · 𝑃) = 𝑃) |
6 | | 4sq.7 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ 𝑀 = inf(𝑇, ℝ, < ) |
7 | | 4sq.6 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ 𝑇 = {𝑖 ∈ ℕ ∣ (𝑖 · 𝑃) ∈ 𝑆} |
8 | 7 | ssrab3 4011 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ 𝑇 ⊆
ℕ |
9 | | nnuz 12550 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ℕ =
(ℤ≥‘1) |
10 | 8, 9 | sseqtri 3953 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 𝑇 ⊆
(ℤ≥‘1) |
11 | | 4sq.1 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ 𝑆 = {𝑛 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ∃𝑧 ∈ ℤ ∃𝑤 ∈ ℤ 𝑛 = (((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) + ((𝑧↑2) + (𝑤↑2)))} |
12 | | 4sq.2 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ) |
13 | | 4sq.3 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1)) |
14 | | 4sq.5 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (0...(2 · 𝑁)) ⊆ 𝑆) |
15 | 11, 12, 13, 1, 14, 7, 6 | 4sqlem13 16586 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (𝑇 ≠ ∅ ∧ 𝑀 < 𝑃)) |
16 | 15 | simpld 494 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → 𝑇 ≠ ∅) |
17 | | infssuzcl 12601 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑇 ⊆
(ℤ≥‘1) ∧ 𝑇 ≠ ∅) → inf(𝑇, ℝ, < ) ∈ 𝑇) |
18 | 10, 16, 17 | sylancr 586 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → inf(𝑇, ℝ, < ) ∈ 𝑇) |
19 | 6, 18 | eqeltrid 2843 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ 𝑇) |
20 | | oveq1 7262 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝑖 = 𝑀 → (𝑖 · 𝑃) = (𝑀 · 𝑃)) |
21 | 20 | eleq1d 2823 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝑖 = 𝑀 → ((𝑖 · 𝑃) ∈ 𝑆 ↔ (𝑀 · 𝑃) ∈ 𝑆)) |
22 | 21, 7 | elrab2 3620 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝑀 ∈ 𝑇 ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝑀 · 𝑃) ∈ 𝑆)) |
23 | 19, 22 | sylib 217 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝑀 · 𝑃) ∈ 𝑆)) |
24 | 23 | simprd 495 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (𝑀 · 𝑃) ∈ 𝑆) |
25 | 11 | 4sqlem2 16578 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((𝑀 · 𝑃) ∈ 𝑆 ↔ ∃𝑎 ∈ ℤ ∃𝑏 ∈ ℤ ∃𝑐 ∈ ℤ ∃𝑑 ∈ ℤ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) |
26 | 24, 25 | sylib 217 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ∃𝑎 ∈ ℤ ∃𝑏 ∈ ℤ ∃𝑐 ∈ ℤ ∃𝑑 ∈ ℤ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) |
27 | 26 | adantr 480 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
→ ∃𝑎 ∈
ℤ ∃𝑏 ∈
ℤ ∃𝑐 ∈
ℤ ∃𝑑 ∈
ℤ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) |
28 | | simp1l 1195 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝜑) |
29 | 28, 12 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑁 ∈ ℕ) |
30 | 28, 13 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑃 = ((2 · 𝑁) + 1)) |
31 | 28, 1 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑃 ∈ ℙ) |
32 | 28, 14 | syl 17 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → (0...(2 · 𝑁)) ⊆ 𝑆) |
33 | | simp1r 1196 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2)) |
34 | | simp2ll 1238 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑎 ∈ ℤ) |
35 | | simp2lr 1239 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑏 ∈ ℤ) |
36 | | simp2rl 1240 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑐 ∈ ℤ) |
37 | | simp2rr 1241 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → 𝑑 ∈ ℤ) |
38 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑎 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (((𝑎 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) |
39 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑏 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (((𝑏 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) |
40 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑐 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (((𝑐 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) |
41 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝑑 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (((𝑑 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) |
42 | | eqid 2738 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢
(((((((𝑎 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2) + ((((𝑏 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2)) + (((((𝑐 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2) + ((((𝑑 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2))) / 𝑀) = (((((((𝑎 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2) + ((((𝑏 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2)) + (((((𝑐 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2) + ((((𝑑 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))↑2))) / 𝑀) |
43 | | simp3 1136 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) |
44 | 11, 29, 30, 31, 32, 7, 6, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 | 4sqlem17 16590 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ ¬
((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) |
45 | 44 | pm2.21i 119 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
∧ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2)))) → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2)) |
46 | 45 | 3expia 1119 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ ((𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ)
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ)))
→ ((𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2))) → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
47 | 46 | anassrs 467 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ (𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ))
∧ (𝑐 ∈ ℤ
∧ 𝑑 ∈ ℤ))
→ ((𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2))) → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
48 | 47 | rexlimdvva 3222 |
. . . . . . . 8
⊢ (((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
∧ (𝑎 ∈ ℤ
∧ 𝑏 ∈ ℤ))
→ (∃𝑐 ∈
ℤ ∃𝑑 ∈
ℤ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2))) → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
49 | 48 | rexlimdvva 3222 |
. . . . . . 7
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
→ (∃𝑎 ∈
ℤ ∃𝑏 ∈
ℤ ∃𝑐 ∈
ℤ ∃𝑑 ∈
ℤ (𝑀 · 𝑃) = (((𝑎↑2) + (𝑏↑2)) + ((𝑐↑2) + (𝑑↑2))) → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
50 | 27, 49 | mpd 15 |
. . . . . 6
⊢ ((𝜑 ∧ 𝑀 ∈ (ℤ≥‘2))
→ ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2)) |
51 | 50 | pm2.01da 795 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ¬ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2)) |
52 | 23 | simpld 494 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℕ) |
53 | | elnn1uz2 12594 |
. . . . . . 7
⊢ (𝑀 ∈ ℕ ↔ (𝑀 = 1 ∨ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
54 | 52, 53 | sylib 217 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝑀 = 1 ∨ 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
55 | 54 | ord 860 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (¬ 𝑀 = 1 → 𝑀 ∈
(ℤ≥‘2))) |
56 | 51, 55 | mt3d 148 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → 𝑀 = 1) |
57 | 56, 19 | eqeltrrd 2840 |
. . 3
⊢ (𝜑 → 1 ∈ 𝑇) |
58 | | oveq1 7262 |
. . . . . 6
⊢ (𝑖 = 1 → (𝑖 · 𝑃) = (1 · 𝑃)) |
59 | 58 | eleq1d 2823 |
. . . . 5
⊢ (𝑖 = 1 → ((𝑖 · 𝑃) ∈ 𝑆 ↔ (1 · 𝑃) ∈ 𝑆)) |
60 | 59, 7 | elrab2 3620 |
. . . 4
⊢ (1 ∈
𝑇 ↔ (1 ∈ ℕ
∧ (1 · 𝑃) ∈
𝑆)) |
61 | 60 | simprbi 496 |
. . 3
⊢ (1 ∈
𝑇 → (1 · 𝑃) ∈ 𝑆) |
62 | 57, 61 | syl 17 |
. 2
⊢ (𝜑 → (1 · 𝑃) ∈ 𝑆) |
63 | 5, 62 | eqeltrrd 2840 |
1
⊢ (𝜑 → 𝑃 ∈ 𝑆) |