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 42642
Description: Satisfy the hypotheses of flt4lem4 42635. (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 . . . 4 (𝜑𝐴 ∈ ℕ)
21nnsqcld 14279 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℕ)
3 flt4lem5a.b . . . . . . 7 (𝜑𝐵 ∈ ℕ)
43nnsqcld 14279 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℕ)
5 flt4lem5a.c . . . . . 6 (𝜑𝐶 ∈ ℕ)
6 flt4lem5a.1 . . . . . . 7 (𝜑 → ¬ 2 ∥ 𝐴)
7 2prm 16725 . . . . . . . 8 2 ∈ ℙ
81nnzd 12637 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
9 prmdvdssq 16751 . . . . . . . 8 ((2 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (2 ∥ 𝐴 ↔ 2 ∥ (𝐴↑2)))
107, 8, 9sylancr 587 . . . . . . 7 (𝜑 → (2 ∥ 𝐴 ↔ 2 ∥ (𝐴↑2)))
116, 10mtbid 324 . . . . . 6 (𝜑 → ¬ 2 ∥ (𝐴↑2))
12 flt4lem5a.2 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐶) = 1)
13 2nn 12336 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ
1413a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
15 rplpwr 16591 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ ∧ 2 ∈ ℕ) → ((𝐴 gcd 𝐶) = 1 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1))
161, 5, 14, 15syl3anc 1370 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐶) = 1 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1))
1712, 16mpd 15 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴↑2) gcd 𝐶) = 1)
181nncnd 12279 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
1918flt4lem 42631 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴↑4) = ((𝐴↑2)↑2))
203nncnd 12279 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
2120flt4lem 42631 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐵↑4) = ((𝐵↑2)↑2))
2219, 21oveq12d 7448 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴↑4) + (𝐵↑4)) = (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)))
23 flt4lem5a.3 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐴↑4) + (𝐵↑4)) = (𝐶↑2))
2422, 23eqtr3d 2776 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐴↑2)↑2) + ((𝐵↑2)↑2)) = (𝐶↑2))
252, 4, 5, 11, 17, 24flt4lem1 42632 . . . . 5 (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 . . . . . 6 𝑁 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) − (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
2726pythagtriplem13 16860 . . . . 5 ((((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 . . . 4 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
29 flt4lem5a.m . . . . . 6 𝑀 = (((√‘(𝐶 + (𝐵↑2))) + (√‘(𝐶 − (𝐵↑2)))) / 2)
3029pythagtriplem11 16858 . . . . 5 ((((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 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
32 flt4lem5a.r . . . . 5 𝑅 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) + (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
33 flt4lem5a.s . . . . 5 𝑆 = (((√‘(𝑀 + 𝑁)) − (√‘(𝑀𝑁))) / 2)
3429, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5a 42638 . . . 4 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)) = (𝑀↑2))
3528nnzd 12637 . . . . . 6 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
368, 35gcdcomd 16547 . . . . 5 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = (𝑁 gcd 𝐴))
3731nnzd 12637 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
3835, 37gcdcomd 16547 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑀) = (𝑀 gcd 𝑁))
3929, 26flt4lem5 42636 . . . . . . . 8 ((((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 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀 gcd 𝑁) = 1)
4138, 40eqtrd 2774 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝑀) = 1)
4228nnsqcld 14279 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℕ)
4342nncnd 12279 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
442nncnd 12279 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
4543, 44addcomd 11460 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝐴↑2)) = ((𝐴↑2) + (𝑁↑2)))
4645, 34eqtrd 2774 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝐴↑2)) = (𝑀↑2))
4728, 1, 31, 41, 46fltabcoprm 42628 . . . . 5 (𝜑 → (𝑁 gcd 𝐴) = 1)
4836, 47eqtrd 2774 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝑁) = 1)
4932, 33flt4lem5 42636 . . . 4 (((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 1390 . . 3 (𝜑 → (𝑅 gcd 𝑆) = 1)
5132pythagtriplem11 16858 . . . . 5 (((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 1390 . . . 4 (𝜑𝑅 ∈ ℕ)
5333pythagtriplem13 16860 . . . . 5 (((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 1390 . . . 4 (𝜑𝑆 ∈ ℕ)
5529, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5d 42641 . . . 4 (𝜑𝑀 = ((𝑅↑2) + (𝑆↑2)))
5631, 52, 54, 55, 50flt4lem5elem 42637 . . 3 (𝜑 → ((𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1))
57 3anass 1094 . . 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)))
5850, 56, 57sylanbrc 583 . 2 (𝜑 → ((𝑅 gcd 𝑆) = 1 ∧ (𝑅 gcd 𝑀) = 1 ∧ (𝑆 gcd 𝑀) = 1))
5952, 54, 313jca 1127 . 2 (𝜑 → (𝑅 ∈ ℕ ∧ 𝑆 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ))
60 sq2 14232 . . . . . . 7 (2↑2) = 4
61 4cn 12348 . . . . . . 7 4 ∈ ℂ
6260, 61eqeltri 2834 . . . . . 6 (2↑2) ∈ ℂ
6362a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (2↑2) ∈ ℂ)
6452, 54nnmulcld 12316 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑅 · 𝑆) ∈ ℕ)
6531, 64nnmulcld 12316 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℕ)
6665nncnd 12279 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℂ)
67 4ne0 12371 . . . . . . 7 4 ≠ 0
6860, 67eqnetri 3008 . . . . . 6 (2↑2) ≠ 0
6968a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → (2↑2) ≠ 0)
70 2cn 12338 . . . . . . . 8 2 ∈ ℂ
7170sqvali 14215 . . . . . . 7 (2↑2) = (2 · 2)
7271oveq1i 7440 . . . . . 6 ((2↑2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)))
73 2cnd 12341 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
7431nncnd 12279 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
7564nncnd 12279 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑅 · 𝑆) ∈ ℂ)
7673, 73, 74, 75mul4d 11470 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))))
7729, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5c 42640 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 = (2 · (𝑅 · 𝑆)))
7877, 28eqeltrrd 2839 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℕ)
7978nncnd 12279 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℂ)
8073, 74, 79mulassd 11281 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (2 · (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆)))))
8177eqcomd 2740 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · (𝑅 · 𝑆)) = 𝑁)
8281oveq2d 7446 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝑀 · 𝑁))
8382oveq2d 7446 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑀 · (2 · (𝑅 · 𝑆)))) = (2 · (𝑀 · 𝑁)))
8480, 83eqtrd 2774 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · 𝑀) · (2 · (𝑅 · 𝑆))) = (2 · (𝑀 · 𝑁)))
8529, 26, 32, 33, 1, 3, 5, 6, 12, 23flt4lem5b 42639 . . . . . . 7 (𝜑 → (2 · (𝑀 · 𝑁)) = (𝐵↑2))
8676, 84, 853eqtrd 2778 . . . . . 6 (𝜑 → ((2 · 2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝐵↑2))
8772, 86eqtrid 2786 . . . . 5 (𝜑 → ((2↑2) · (𝑀 · (𝑅 · 𝑆))) = (𝐵↑2))
8863, 66, 69, 87mvllmuld 12096 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵↑2) / (2↑2)))
89 2ne0 12367 . . . . . 6 2 ≠ 0
9089a1i 11 . . . . 5 (𝜑 → 2 ≠ 0)
9120, 73, 90sqdivd 14195 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 / 2)↑2) = ((𝐵↑2) / (2↑2)))
9288, 91eqtr4d 2777 . . 3 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2))
9365nnzd 12637 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) ∈ ℤ)
9492, 93eqeltrrd 2839 . . . 4 (𝜑 → ((𝐵 / 2)↑2) ∈ ℤ)
953nnzd 12637 . . . . 5 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
96 znq 12991 . . . . 5 ((𝐵 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝐵 / 2) ∈ ℚ)
9795, 13, 96sylancl 586 . . . 4 (𝜑 → (𝐵 / 2) ∈ ℚ)
983nngt0d 12312 . . . . 5 (𝜑 → 0 < 𝐵)
993nnred 12278 . . . . . 6 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
100 halfpos2 12492 . . . . . 6 (𝐵 ∈ ℝ → (0 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 / 2)))
10199, 100syl 17 . . . . 5 (𝜑 → (0 < 𝐵 ↔ 0 < (𝐵 / 2)))
10298, 101mpbid 232 . . . 4 (𝜑 → 0 < (𝐵 / 2))
10394, 97, 102posqsqznn 42349 . . 3 (𝜑 → (𝐵 / 2) ∈ ℕ)
10492, 103jca 511 . 2 (𝜑 → ((𝑀 · (𝑅 · 𝑆)) = ((𝐵 / 2)↑2) ∧ (𝐵 / 2) ∈ ℕ))
10558, 59, 1043jca 1127 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 206  wa 395  w3a 1086   = wceq 1536  wcel 2105  wne 2937   class class class wbr 5147  cfv 6562  (class class class)co 7430  cc 11150  cr 11151  0cc0 11152  1c1 11153   + caddc 11155   · cmul 11157   < clt 11292  cmin 11489   / cdiv 11917  cn 12263  2c2 12318  4c4 12320  cz 12610  cq 12987  cexp 14098  csqrt 15268  cdvds 16286   gcd cgcd 16527  cprime 16704
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1791  ax-4 1805  ax-5 1907  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2107  ax-9 2115  ax-10 2138  ax-11 2154  ax-12 2174  ax-ext 2705  ax-sep 5301  ax-nul 5311  ax-pow 5370  ax-pr 5437  ax-un 7753  ax-cnex 11208  ax-resscn 11209  ax-1cn 11210  ax-icn 11211  ax-addcl 11212  ax-addrcl 11213  ax-mulcl 11214  ax-mulrcl 11215  ax-mulcom 11216  ax-addass 11217  ax-mulass 11218  ax-distr 11219  ax-i2m1 11220  ax-1ne0 11221  ax-1rid 11222  ax-rnegex 11223  ax-rrecex 11224  ax-cnre 11225  ax-pre-lttri 11226  ax-pre-lttrn 11227  ax-pre-ltadd 11228  ax-pre-mulgt0 11229  ax-pre-sup 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1539  df-fal 1549  df-ex 1776  df-nf 1780  df-sb 2062  df-mo 2537  df-eu 2566  df-clab 2712  df-cleq 2726  df-clel 2813  df-nfc 2889  df-ne 2938  df-nel 3044  df-ral 3059  df-rex 3068  df-rmo 3377  df-reu 3378  df-rab 3433  df-v 3479  df-sbc 3791  df-csb 3908  df-dif 3965  df-un 3967  df-in 3969  df-ss 3979  df-pss 3982  df-nul 4339  df-if 4531  df-pw 4606  df-sn 4631  df-pr 4633  df-op 4637  df-uni 4912  df-iun 4997  df-br 5148  df-opab 5210  df-mpt 5231  df-tr 5265  df-id 5582  df-eprel 5588  df-po 5596  df-so 5597  df-fr 5640  df-we 5642  df-xp 5694  df-rel 5695  df-cnv 5696  df-co 5697  df-dm 5698  df-rn 5699  df-res 5700  df-ima 5701  df-pred 6322  df-ord 6388  df-on 6389  df-lim 6390  df-suc 6391  df-iota 6515  df-fun 6564  df-fn 6565  df-f 6566  df-f1 6567  df-fo 6568  df-f1o 6569  df-fv 6570  df-riota 7387  df-ov 7433  df-oprab 7434  df-mpo 7435  df-om 7887  df-1st 8012  df-2nd 8013  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-1o 8504  df-2o 8505  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  df-fin 8987  df-sup 9479  df-inf 9480  df-pnf 11294  df-mnf 11295  df-xr 11296  df-ltxr 11297  df-le 11298  df-sub 11491  df-neg 11492  df-div 11918  df-nn 12264  df-2 12326  df-3 12327  df-4 12328  df-n0 12524  df-z 12611  df-uz 12876  df-q 12988  df-rp 13032  df-fz 13544  df-fl 13828  df-mod 13906  df-seq 14039  df-exp 14099  df-cj 15134  df-re 15135  df-im 15136  df-sqrt 15270  df-abs 15271  df-dvds 16287  df-gcd 16528  df-prm 16705  df-numer 16768  df-denom 16769
This theorem is referenced by:  flt4lem5f  42643  flt4lem7  42645
  Copyright terms: Public domain W3C validator