Theorem fltaccoprm 43263

Description: A counterexample to FLT with 𝐴, 𝐵 coprime also has 𝐴, 𝐶 coprime. (Contributed by SN, 20-Aug-2024.)

Hypotheses

Ref	Expression
fltabcoprmex.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℕ)
fltabcoprmex.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ)
fltabcoprmex.c	⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℕ)
fltabcoprmex.n	⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
fltabcoprmex.1	⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑁) + (𝐵↑𝑁)) = (𝐶↑𝑁))
fltaccoprm.1	⊢ (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)

Assertion

Ref	Expression
fltaccoprm	⊢ (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐶) = 1)

Proof of Theorem fltaccoprm

Dummy variable 𝑖 is distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		fltaccoprm.1	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
2		fltabcoprmex.a	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℕ)
3		fltabcoprmex.b	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℕ)
4		coprmgcdb 16706	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐵 ∈ ℕ) → (∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵) → 𝑖 = 1) ↔ (𝐴 gcd 𝐵) = 1))
5	2, 3, 4	syl2anc 595	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵) → 𝑖 = 1) ↔ (𝐴 gcd 𝐵) = 1))
6	1, 5	mpbird 260	. . 3 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵) → 𝑖 = 1))
7		simprl 782	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → 𝑖 ∥ 𝐴)
8		simpr 489	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝑖 ∈ ℕ)
9	8	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝑖 ∈ ℤ)
10		fltabcoprmex.c	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℕ)
11	10	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℤ)
12	11	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝐶 ∈ ℤ)
13		fltabcoprmex.n	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ0)
14	13	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℕ0)
15		dvdsexpim 16612	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑖 ∥ 𝐶 → (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁)))
16	9, 12, 14, 15	syl3anc 1396	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (𝑖 ∥ 𝐶 → (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁)))
17	2	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℤ)
18	17	adantr 485	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → 𝐴 ∈ ℤ)
19		dvdsexpim 16612	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((𝑖 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℕ0) → (𝑖 ∥ 𝐴 → (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁)))
20	9, 18, 14, 19	syl3anc 1396	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (𝑖 ∥ 𝐴 → (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁)))
21	16, 20	anim12d 620	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → ((𝑖 ∥ 𝐶 ∧ 𝑖 ∥ 𝐴) → ((𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁) ∧ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁))))
22	21	ancomsd 470	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → ((𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁) ∧ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁))))
23	22	imp 411	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → ((𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁) ∧ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁)))
24	8, 14	nnexpcld 14280	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (𝑖↑𝑁) ∈ ℕ)
25	24	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (𝑖↑𝑁) ∈ ℤ)
26	25	adantr 485	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝑖↑𝑁) ∈ ℤ)
27	10, 13	nnexpcld 14280	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑𝑁) ∈ ℕ)
28	27	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑𝑁) ∈ ℤ)
29	28	ad2antrr 738	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝐶↑𝑁) ∈ ℤ)
30	2, 13	nnexpcld 14280	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑁) ∈ ℕ)
31	30	nnzd 12616	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑁) ∈ ℤ)
32	31	ad2antrr 738	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝐴↑𝑁) ∈ ℤ)
33		dvds2sub 16348	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (((𝑖↑𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐶↑𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝐴↑𝑁) ∈ ℤ) → (((𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁) ∧ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁)) → (𝑖↑𝑁) ∥ ((𝐶↑𝑁) − (𝐴↑𝑁))))
34	26, 29, 32, 33	syl3anc 1396	. . . . . . . . . 10 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (((𝑖↑𝑁) ∥ (𝐶↑𝑁) ∧ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐴↑𝑁)) → (𝑖↑𝑁) ∥ ((𝐶↑𝑁) − (𝐴↑𝑁))))
35	23, 34	mpd 16	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝑖↑𝑁) ∥ ((𝐶↑𝑁) − (𝐴↑𝑁)))
36	2	nncnd 12248	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
37	36, 13	expcld 14181	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑𝑁) ∈ ℂ)
38	3	nncnd 12248	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
39	38, 13	expcld 14181	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑𝑁) ∈ ℂ)
40		fltabcoprmex.1	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → ((𝐴↑𝑁) + (𝐵↑𝑁)) = (𝐶↑𝑁))
41	37, 39, 40	laddrotrd 42925	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → ((𝐶↑𝑁) − (𝐴↑𝑁)) = (𝐵↑𝑁))
42	41	ad2antrr 738	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → ((𝐶↑𝑁) − (𝐴↑𝑁)) = (𝐵↑𝑁))
43	35, 42	breqtrd 5141	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐵↑𝑁))
44		simplr 780	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → 𝑖 ∈ ℕ)
45	3	ad2antrr 738	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → 𝐵 ∈ ℕ)
46	10	nncnd 12248	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ)
47	36, 38, 46, 13, 40	flt0 43260	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑁 ∈ ℕ)
48	47	ad2antrr 738	. . . . . . . . 9 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → 𝑁 ∈ ℕ)
49		dvdsexpnn 42983	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑖 ∈ ℕ ∧ 𝐵 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑖 ∥ 𝐵 ↔ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐵↑𝑁)))
50	44, 45, 48, 49	syl3anc 1396	. . . . . . . 8 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝑖 ∥ 𝐵 ↔ (𝑖↑𝑁) ∥ (𝐵↑𝑁)))
51	43, 50	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → 𝑖 ∥ 𝐵)
52	7, 51	jca 520	. . . . . 6 ⊢ (((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) ∧ (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶)) → (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵))
53	52	ex 417	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → (𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵)))
54	53	imim1d 83	. . . 4 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑖 ∈ ℕ) → (((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵) → 𝑖 = 1) → ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → 𝑖 = 1)))
55	54	ralimdva 3183	. . 3 ⊢ (𝜑 → (∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐵) → 𝑖 = 1) → ∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → 𝑖 = 1)))
56	6, 55	mpd 16	. 2 ⊢ (𝜑 → ∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → 𝑖 = 1))
57		coprmgcdb 16706	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℕ ∧ 𝐶 ∈ ℕ) → (∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → 𝑖 = 1) ↔ (𝐴 gcd 𝐶) = 1))
58	2, 10, 57	syl2anc 595	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑖 ∈ ℕ ((𝑖 ∥ 𝐴 ∧ 𝑖 ∥ 𝐶) → 𝑖 = 1) ↔ (𝐴 gcd 𝐶) = 1))
59	56, 58	mpbid 235	1 ⊢ (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐶) = 1)

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1567   ∈ wcel 2149  ∀wral 3085   class class class wbr 5113  (class class class)co 7411  1c1 11100   + caddc 11102   − cmin 11440  ℕcn 12232  ℕ₀cn0 12503  ℤcz 12590  ↑cexp 14096   ∥ cdvds 16309   gcd cgcd 16551

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1822  ax-4 1836  ax-5 1937  ax-6 1994  ax-7 2035  ax-8 2151  ax-9 2159  ax-10 2182  ax-11 2198  ax-12 2219  ax-ext 2741  ax-sep 5261  ax-nul 5271  ax-pow 5337  ax-pr 5405  ax-un 7733  ax-cnex 11155  ax-resscn 11156  ax-1cn 11157  ax-icn 11158  ax-addcl 11159  ax-addrcl 11160  ax-mulcl 11161  ax-mulrcl 11162  ax-mulcom 11163  ax-addass 11164  ax-mulass 11165  ax-distr 11166  ax-i2m1 11167  ax-1ne0 11168  ax-1rid 11169  ax-rnegex 11170  ax-rrecex 11171  ax-cnre 11172  ax-pre-lttri 11173  ax-pre-lttrn 11174  ax-pre-ltadd 11175  ax-pre-mulgt0 11176  ax-pre-sup 11177

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1102  df-3an 1103  df-tru 1570  df-fal 1580  df-ex 1807  df-nf 1811  df-sb 2098  df-mo 2573  df-eu 2603  df-clab 2748  df-cleq 2761  df-clel 2844  df-nfc 2918  df-ne 2965  df-nel 3071  df-ral 3086  df-rex 3096  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3424  df-v 3465  df-sbc 3754  df-csb 3862  df-dif 3916  df-un 3918  df-in 3920  df-ss 3930  df-pss 3933  df-nul 4295  df-if 4493  df-pw 4569  df-sn 4595  df-pr 4597  df-op 4601  df-uni 4877  df-iun 4962  df-br 5114  df-opab 5178  df-mpt 5197  df-tr 5223  df-id 5557  df-eprel 5562  df-po 5570  df-so 5571  df-fr 5615  df-we 5617  df-xp 5668  df-rel 5669  df-cnv 5670  df-co 5671  df-dm 5672  df-rn 5673  df-res 5674  df-ima 5675  df-pred 6303  df-ord 6364  df-on 6365  df-lim 6366  df-suc 6367  df-iota 6493  df-fun 6539  df-fn 6540  df-f 6541  df-f1 6542  df-fo 6543  df-f1o 6544  df-fv 6545  df-riota 7368  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7862  df-2nd 7986  df-frecs 8277  df-wrecs 8308  df-recs 8357  df-rdg 8396  df-er 8693  df-en 8943  df-dom 8944  df-sdom 8945  df-sup 9401  df-inf 9402  df-pnf 11244  df-mnf 11245  df-xr 11246  df-ltxr 11247  df-le 11248  df-sub 11442  df-neg 11443  df-div 11871  df-nn 12233  df-2 12302  df-3 12303  df-n0 12504  df-z 12591  df-uz 12862  df-rp 13016  df-fl 13824  df-mod 13902  df-seq 14037  df-exp 14097  df-cj 15149  df-re 15150  df-im 15151  df-sqrt 15285  df-abs 15286  df-dvds 16310  df-gcd 16552

This theorem is referenced by:  fltbccoprm  43264  flt4lem7  43282  nna4b4nsq  43283