Users' Mathboxes Mathbox for Steven Nguyen < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  flt4lem5e Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem flt4lem5e 40013
Description: Satisfy the hypotheses of flt4lem4 40006. EDITORIAL: This is not minimized! (Contributed by SN, 23-Aug-2024.)
Hypotheses
Ref Expression
flt4lem5a.m 𝑀 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) + (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
flt4lem5a.n 𝑁 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) − (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
flt4lem5a.r 𝑅 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) + (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
flt4lem5a.s 𝑆 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) − (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
flt4lem5a.a (𝜑𝐴 ∈ ℕ)
flt4lem5a.b (𝜑𝐵 ∈ ℕ)
flt4lem5a.c (𝜑𝐶 ∈ ℕ)
flt4lem5a.1 (𝜑 → ¬ 2 ∥ 𝐴)
flt4lem5a.2 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐶) = 1)
flt4lem5a.3 (𝜑 → ((𝐴↑4) + (𝐵↑4)) = (𝐶↑2))
Assertion
Ref Expression
flt4lem5e (𝜑 → (((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ (𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1) ∧ (𝑅 ∈ ℕ ∧ 𝑆 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ ((𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2) ∧ (𝐵 / 2) ∈ ℕ)))

Proof of Theorem flt4lem5e
StepHypRef Expression
1 flt4lem5a.a . . . . 5 (𝜑𝐴 ∈ ℕ)
21nnsqcld 13660 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℕ)
3 flt4lem5a.b . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℕ)
43nnsqcld 13660 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℕ)
5 flt4lem5a.c . . . . . . 7 (𝜑𝐶 ∈ ℕ)
6 flt4lem5a.1 . . . . . . . 8 (𝜑 → ¬ 2 ∥ 𝐴)
7 2prm 16093 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℙ
81nnzd 12130 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
9 prmdvdssq 16119 . . . . . . . . 9 ((2 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (2 ∥ 𝐴 ↔ 2 ∥ (𝐴↑2)))
107, 8, 9sylancr 590 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 ∥ 𝐴 ↔ 2 ∥ (𝐴↑2)))
116, 10mtbid 327 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))
12 flt4lem5a.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐶) = 1)
13 2nn 11752 . . . . . . . . . 10 2 ∈ ℕ
1413a1i 11 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
15 rplpwr 15963 . . . . . . . . 9 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ ∧ 2 ∈ ℕ) → ((𝐴 gcd 𝐶) = 1 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1))
161, 5, 14, 15syl3anc 1368 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐶) = 1 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1))
1712, 16mpd 15 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1)
181nncnd 11695 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
1918flt4lem 40002 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴↑4) = ((𝐴↑2)↑2))
203nncnd 11695 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
2120flt4lem 40002 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐵↑4) = ((𝐵↑2)↑2))
2219, 21oveq12d 7173 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴↑4) + (𝐵↑4)) = (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)))
23 flt4lem5a.3 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐴↑4) + (𝐵↑4)) = (𝐶↑2))
2422, 23eqtr3d 2795 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2))
252, 4, 5, 11, 17, 24flt4lem1 40003 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴↑2) ∈ ℕ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ) ∧ (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2) ∧ (((𝐴↑2) gcd (𝐵↑2)) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))))
26 flt4lem5a.n . . . . . . 7 𝑁 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) − (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
2726pythagtriplem13 16224 . . . . . 6 ((((𝐴↑2) ∈ ℕ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ) ∧ (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2) ∧ (((𝐴↑2) gcd (𝐵↑2)) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))) → 𝑁 ∈ ℕ)
2825, 27syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
29 flt4lem5a.m . . . . . . 7 𝑀 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) + (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
3029pythagtriplem11 16222 . . . . . 6 ((((𝐴↑2) ∈ ℕ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ) ∧ (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2) ∧ (((𝐴↑2) gcd (𝐵↑2)) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))) → 𝑀 ∈ ℕ)
3125, 30syl 17 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
32 flt4lem5a.r . . . . . 6 𝑅 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) + (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
33 flt4lem5a.s . . . . . 6 𝑆 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) − (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
3429, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5a 40009 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)) = (𝑀↑2))
3528nnzd 12130 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
368, 35gcdcomd 15918 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 𝐴))
3731nnzd 12130 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3835, 37gcdcomd 15918 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑀) = (𝑀 gcd 𝑁))
3929, 26flt4lem5 40007 . . . . . . . . 9 ((((𝐴↑2) ∈ ℕ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ) ∧ (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2) ∧ (((𝐴↑2) gcd (𝐵↑2)) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))) → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4025, 39syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4138, 40eqtrd 2793 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑀) = 1)
4228nnsqcld 13660 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℕ)
4342nncnd 11695 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
442nncnd 11695 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
4543, 44addcomd 10885 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝐴↑2)) = ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)))
4645, 34eqtrd 2793 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝐴↑2)) = (𝑀↑2))
4728, 1, 31, 41, 46fltabcoprm 39999 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
4836, 47eqtrd 2793 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
4932, 33flt4lem5 40007 . . . . 5 (((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)) = (𝑀↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ 𝐴)) → (𝑅 gcd 𝑆) = 1)
501, 28, 31, 34, 48, 6, 49syl312anc 1388 . . . 4 (𝜑 → (𝑅 gcd 𝑆) = 1)
5132pythagtriplem11 16222 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)) = (𝑀↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ 𝐴)) → 𝑅 ∈ ℕ)
521, 28, 31, 34, 48, 6, 51syl312anc 1388 . . . . 5 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
5333pythagtriplem13 16224 . . . . . 6 (((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)) = (𝑀↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝑁) = 1 ∧ ¬ 2 ∥ 𝐴)) → 𝑆 ∈ ℕ)
541, 28, 31, 34, 48, 6, 53syl312anc 1388 . . . . 5 (𝜑𝑆 ∈ ℕ)
5529, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5d 40012 . . . . 5 (𝜑𝑀 = ((𝑅↑2) + (𝑆↑2)))
5631, 52, 54, 55, 50flt4lem5elem 40008 . . . 4 (𝜑 → ((𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1))
5750, 56jca 515 . . 3 (𝜑 → ((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ ((𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1)))
58 3anass 1092 . . 3 (((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ (𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1) ↔ ((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ ((𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1)))
5957, 58sylibr 237 . 2 (𝜑 → ((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ (𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1))
6052, 54, 313jca 1125 . 2 (𝜑 → (𝑅 ∈ ℕ ∧ 𝑆 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ))
61 sq2 13615 . . . . . . 7 (2↑2) = 4
62 4cn 11764 . . . . . . 7 4 ∈ ℂ
6361, 62eqeltri 2848 . . . . . 6 (2↑2) ∈ ℂ
6463a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (2↑2) ∈ ℂ)
6552, 54nnmulcld 11732 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑅 · 𝑆) ∈ ℕ)
6631, 65nnmulcld 11732 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℕ)
6766nncnd 11695 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℂ)
68 4ne0 11787 . . . . . . 7 4 ≠ 0
6961, 68eqnetri 3021 . . . . . 6 (2↑2) ≠ 0
7069a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (2↑2) ≠ 0)
71 2cn 11754 . . . . . . . 8 2 ∈ ℂ
7271sqvali 13598 . . . . . . 7 (2↑2) = (2 · 2)
7372oveq1i 7165 . . . . . 6 ((2↑2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)))
74 2cnd 11757 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
7531nncnd 11695 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
7665nncnd 11695 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑅 · 𝑆) ∈ ℂ)
7774, 74, 75, 76mul4d 10895 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))))
7829, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5c 40011 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑁 = (2 · (𝑅 · 𝑆)))
7978eqcomd 2764 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) = 𝑁)
8079, 28eqeltrd 2852 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℕ)
8180nncnd 11695 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℂ)
8274, 75, 81mulassd 10707 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (2 · (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆)))))
8379oveq2d 7171 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝑀 · 𝑁))
8483oveq2d 7171 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆)))) = (2 · (𝑀 · 𝑁)))
8582, 84eqtrd 2793 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (2 · (𝑀 · 𝑁)))
8629, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5b 40010 . . . . . . 7 (𝜑 → (2 · (𝑀 · 𝑁)) = (𝐵↑2))
8777, 85, 863eqtrd 2797 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝐵↑2))
8873, 87syl5eq 2805 . . . . 5 (𝜑 → ((2↑2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝐵↑2))
8964, 67, 70, 88mvllmuld 11515 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵↑2) / (2↑2)))
90 2ne0 11783 . . . . . 6 2 ≠ 0
9190a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≠ 0)
9220, 74, 91sqdivd 13578 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 / 2)↑2) = ((𝐵↑2) / (2↑2)))
9389, 92eqtr4d 2796 . . 3 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2))
9466nnzd 12130 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℤ)
9593, 94eqeltrrd 2853 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 / 2)↑2) ∈ ℤ)
963nnzd 12130 . . . . 5 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
97 znq 12397 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝐵 / 2) ∈ ℚ)
9896, 13, 97sylancl 589 . . . 4 (𝜑 → (𝐵 / 2) ∈ ℚ)
993nngt0d 11728 . . . . 5 (𝜑 → 0 < 𝐵)
1003nnred 11694 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
101 halfpos2 11908 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ℝ → (0 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 / 2)))
102100, 101syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (0 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 / 2)))
10399, 102mpbid 235 . . . 4 (𝜑 → 0 < (𝐵 / 2))
10495, 98, 103posqsqznn 39870 . . 3 (𝜑 → (𝐵 / 2) ∈ ℕ)
10593, 104jca 515 . 2 (𝜑 → ((𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2) ∧ (𝐵 / 2) ∈ ℕ))
10659, 60, 1053jca 1125 1 (𝜑 → (((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ (𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1) ∧ (𝑅 ∈ ℕ ∧ 𝑆 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ) ∧ ((𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2) ∧ (𝐵 / 2) ∈ ℕ)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 209  wa 399  w3a 1084   = wceq 1538  wcel 2111  wne 2951   class class class wbr 5035  cfv 6339  (class class class)co 7155  cc 10578  cr 10579  0cc0 10580  1c1 10581   + caddc 10583   · cmul 10585   < clt 10718  cmin 10913   / cdiv 11340  cn 11679  2c2 11734  4c4 11736  cz 12025  cq 12393  cexp 13484  csqrt 14645  cdvds 15660   gcd cgcd 15898  cprime 16072
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1911  ax-6 1970  ax-7 2015  ax-8 2113  ax-9 2121  ax-10 2142  ax-11 2158  ax-12 2175  ax-ext 2729  ax-sep 5172  ax-nul 5179  ax-pow 5237  ax-pr 5301  ax-un 7464  ax-cnex 10636  ax-resscn 10637  ax-1cn 10638  ax-icn 10639  ax-addcl 10640  ax-addrcl 10641  ax-mulcl 10642  ax-mulrcl 10643  ax-mulcom 10644  ax-addass 10645  ax-mulass 10646  ax-distr 10647  ax-i2m1 10648  ax-1ne0 10649  ax-1rid 10650  ax-rnegex 10651  ax-rrecex 10652  ax-cnre 10653  ax-pre-lttri 10654  ax-pre-lttrn 10655  ax-pre-ltadd 10656  ax-pre-mulgt0 10657  ax-pre-sup 10658
This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-fal 1551  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2557  df-eu 2588  df-clab 2736  df-cleq 2750  df-clel 2830  df-nfc 2901  df-ne 2952  df-nel 3056  df-ral 3075  df-rex 3076  df-reu 3077  df-rmo 3078  df-rab 3079  df-v 3411  df-sbc 3699  df-csb 3808  df-dif 3863  df-un 3865  df-in 3867  df-ss 3877  df-pss 3879  df-nul 4228  df-if 4424  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4802  df-iun 4888  df-br 5036  df-opab 5098  df-mpt 5116  df-tr 5142  df-id 5433  df-eprel 5438  df-po 5446  df-so 5447  df-fr 5486  df-we 5488  df-xp 5533  df-rel 5534  df-cnv 5535  df-co 5536  df-dm 5537  df-rn 5538  df-res 5539  df-ima 5540  df-pred 6130  df-ord 6176  df-on 6177  df-lim 6178  df-suc 6179  df-iota 6298  df-fun 6341  df-fn 6342  df-f 6343  df-f1 6344  df-fo 6345  df-f1o 6346  df-fv 6347  df-riota 7113  df-ov 7158  df-oprab 7159  df-mpo 7160  df-om 7585  df-1st 7698  df-2nd 7699  df-wrecs 7962  df-recs 8023  df-rdg 8061  df-1o 8117  df-2o 8118  df-er 8304  df-en 8533  df-dom 8534  df-sdom 8535  df-fin 8536  df-sup 8944  df-inf 8945  df-pnf 10720  df-mnf 10721  df-xr 10722  df-ltxr 10723  df-le 10724  df-sub 10915  df-neg 10916  df-div 11341  df-nn 11680  df-2 11742  df-3 11743  df-4 11744  df-n0 11940  df-z 12026  df-uz 12288  df-q 12394  df-rp 12436  df-fz 12945  df-fl 13216  df-mod 13292  df-seq 13424  df-exp 13485  df-cj 14511  df-re 14512  df-im 14513  df-sqrt 14647  df-abs 14648  df-dvds 15661  df-gcd 15899  df-prm 16073  df-numer 16135  df-denom 16136
This theorem is referenced by:  flt4lem5f  40014  flt4lem7  40016
  Copyright terms: Public domain W3C validator