Theorem lgsqr 27515

Description: The Legendre symbol for odd primes is 1 iff the number is not a multiple of the prime (in which case it is 0, see lgsne0 27499) and the number is a quadratic residue mod 𝑃 (it is -1 for nonresidues by the process of elimination from lgsabs1 27500). Given our definition of the Legendre symbol, this theorem is equivalent to Euler's criterion. (Contributed by Mario Carneiro, 15-Jun-2015.)

Assertion

Ref	Expression
lgsqr	⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 ↔ (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))))

Distinct variable groups:   𝑥,𝐴   𝑥,𝑃

Proof of Theorem lgsqr

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eldifi 4085	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
2	1	adantl 486	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℙ)
3		prmz 16728	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
4	2, 3	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℤ)
5		simpl 487	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝐴 ∈ ℤ)
6	4, 5	gcdcomd 16567	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑃))
7	6	eqeq1d 2765	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝑃 gcd 𝐴) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
8		coprm 16765	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
9	2, 5, 8	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
10		lgsne0 27499	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
11	5, 4, 10	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
12	7, 9, 11	3bitr4d 314	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) ≠ 0))
13	12	necon4bbid 2999	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) = 0))
14		0ne1 12307	. . . . . 6 ⊢ 0 ≠ 1
15		neeq1 3020	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 1 ↔ 0 ≠ 1))
16	14, 15	mpbiri 261	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1)
17	13, 16	biimtrdi 256	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1))
18	17	necon2bd 2974	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴))
19		lgsqrlem5 27514	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ (𝐴 /L 𝑃) = 1) → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
20	19	3expia 1139	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
21	18, 20	jcad 521	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))))
22		simprl 782	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℤ)
23	22	zred 12695	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℝ)
24		absresq 15349	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
25	23, 24	syl 18	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
26	25	oveq1d 7425	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
27		simplr 780	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴)
28	1	ad3antlr 743	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℙ)
29	28, 3	syl 18	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℤ)
30		zsqcl 14161	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
31	22, 30	syl 18	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
32		simplll 786	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝐴 ∈ ℤ)
33		simprr 784	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
34		dvdssub2 16354	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
35	29, 31, 32, 33, 34	syl31anc 1400	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
36	27, 35	mtbird 328	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑥↑2))
37		2nn 12309	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 2 ∈ ℕ
38	37	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 2 ∈ ℕ)
39		prmdvdsexp 16769	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
40	28, 22, 38, 39	syl3anc 1398	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
41	36, 40	mtbid 327	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑥)
42		dvds0 16324	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∥ 0)
43	29, 42	syl 18	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ 0)
44		breq2 5113	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 0 → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ 0))
45	43, 44	syl5ibrcom 250	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥 = 0 → 𝑃 ∥ 𝑥))
46	45	necon3bd 2972	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑥 → 𝑥 ≠ 0))
47	41, 46	mpd 16	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ≠ 0)
48		nnabscl 15373	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
49	22, 47, 48	syl2anc 595	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
50	49	nnzd 12612	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℤ)
51	49	nnne0d 12281	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ≠ 0)
52	50, 29	gcdcomd 16567	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = (𝑃 gcd (abs‘𝑥)))
53		dvdsabsb 16328	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
54	29, 22, 53	syl2anc 595	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
55	41, 54	mtbid 327	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥))
56		coprm 16765	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (abs‘𝑥) ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥) ↔ (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1))
57	28, 50, 56	syl2anc 595	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥) ↔ (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1))
58	55, 57	mpbid 235	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1)
59	52, 58	eqtrd 2798	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = 1)
60		lgssq 27501	. . . . . 6 ⊢ ((((abs‘𝑥) ∈ ℤ ∧ (abs‘𝑥) ≠ 0) ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = 1) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = 1)
61	50, 51, 29, 59, 60	syl211anc 1403	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = 1)
62		prmnn 16727	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
63	28, 62	syl 18	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℕ)
64		moddvds 16316	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
65	63, 31, 32, 64	syl3anc 1398	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
66	33, 65	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃))
67	66	oveq1d 7425	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) /L 𝑃) = ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃))
68		eldifsni 4758	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ≠ 2)
69	68	ad3antlr 743	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ≠ 2)
70	69	necomd 3013	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 2 ≠ 𝑃)
71		2z 12621	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℤ
72		uzid 12872	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
73	71, 72	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
74		dvdsprm 16757	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (2 ∥ 𝑃 ↔ 2 = 𝑃))
75	74	necon3bbid 2995	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
76	73, 28, 75	sylancr 598	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
77	70, 76	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 2 ∥ 𝑃)
78		lgsmod 27487	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
79	31, 63, 77, 78	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
80		lgsmod 27487	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
81	32, 63, 77, 80	syl3anc 1398	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
82	67, 79, 81	3eqtr3d 2806	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝑥↑2) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
83	26, 61, 82	3eqtr3rd 2807	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝐴 /L 𝑃) = 1)
84	83	rexlimdvaa 3167	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
85	84	expimpd 458	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
86	21, 85	impbid 215	1 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 ↔ (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))))

Syntax hints:  ¬ wn 3   → wi 4   ↔ wb 209   ∧ wa 400   = wceq 1570   ∈ wcel 2143   ≠ wne 2958  ∃wrex 3089   ∖ cdif 3902  {csn 4589   class class class wbr 5109  ‘cfv 6536  (class class class)co 7410  ℝcr 11094  0cc0 11095  1c1 11096   − cmin 11436  ℕcn 12228  2c2 12290  ℤcz 12586  ℤ_≥cuz 12857   mod cmo 13898  ↑cexp 14093  abscabs 15281   ∥ cdvds 16305   gcd cgcd 16547  ℙcprime 16724   /_L clgs 27458

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1825  ax-4 1839  ax-5 1940  ax-6 1997  ax-7 2038  ax-8 2145  ax-9 2153  ax-10 2176  ax-11 2192  ax-12 2213  ax-ext 2735  ax-rep 5238  ax-sep 5257  ax-nul 5269  ax-pow 5336  ax-pr 5404  ax-un 7732  ax-cnex 11151  ax-resscn 11152  ax-1cn 11153  ax-icn 11154  ax-addcl 11155  ax-addrcl 11156  ax-mulcl 11157  ax-mulrcl 11158  ax-mulcom 11159  ax-addass 11160  ax-mulass 11161  ax-distr 11162  ax-i2m1 11163  ax-1ne0 11164  ax-1rid 11165  ax-rnegex 11166  ax-rrecex 11167  ax-cnre 11168  ax-pre-lttri 11169  ax-pre-lttrn 11170  ax-pre-ltadd 11171  ax-pre-mulgt0 11172  ax-pre-sup 11173  ax-addf 11174  ax-mulf 11175

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 401  df-or 861  df-3or 1104  df-3an 1105  df-tru 1573  df-fal 1583  df-ex 1810  df-nf 1814  df-sb 2097  df-mo 2567  df-eu 2597  df-clab 2742  df-cleq 2755  df-clel 2838  df-nfc 2912  df-ne 2959  df-nel 3065  df-ral 3080  df-rex 3090  df-rmo 3369  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3457  df-sbc 3745  df-csb 3854  df-dif 3908  df-un 3910  df-in 3912  df-ss 3922  df-pss 3925  df-nul 4287  df-if 4488  df-pw 4564  df-sn 4590  df-pr 4592  df-tp 4594  df-op 4596  df-uni 4873  df-int 4913  df-iun 4958  df-iin 4959  df-br 5110  df-opab 5174  df-mpt 5193  df-tr 5219  df-id 5556  df-eprel 5561  df-po 5569  df-so 5570  df-fr 5614  df-se 5615  df-we 5616  df-xp 5667  df-rel 5668  df-cnv 5669  df-co 5670  df-dm 5671  df-rn 5672  df-res 5673  df-ima 5674  df-pred 6302  df-ord 6363  df-on 6364  df-lim 6365  df-suc 6366  df-iota 6492  df-fun 6538  df-fn 6539  df-f 6540  df-f1 6541  df-fo 6542  df-f1o 6543  df-fv 6544  df-isom 6545  df-riota 7367  df-ov 7413  df-oprab 7414  df-mpo 7415  df-of 7674  df-ofr 7675  df-om 7859  df-1st 7982  df-2nd 7983  df-supp 8153  df-tpos 8218  df-frecs 8274  df-wrecs 8305  df-recs 8354  df-rdg 8393  df-1o 8449  df-2o 8450  df-oadd 8453  df-er 8690  df-ec 8692  df-qs 8696  df-map 8822  df-pm 8823  df-ixp 8892  df-en 8940  df-dom 8941  df-sdom 8942  df-fin 8943  df-fsupp 9318  df-sup 9398  df-inf 9399  df-oi 9468  df-dju 9883  df-card 9921  df-pnf 11240  df-mnf 11241  df-xr 11242  df-ltxr 11243  df-le 11244  df-sub 11438  df-neg 11439  df-div 11867  df-nn 12229  df-2 12298  df-3 12299  df-4 12300  df-5 12301  df-6 12302  df-7 12303  df-8 12304  df-9 12305  df-n0 12500  df-xnn0 12573  df-z 12587  df-dec 12707  df-uz 12858  df-q 12968  df-rp 13012  df-fz 13531  df-fzo 13679  df-fl 13821  df-mod 13899  df-seq 14034  df-exp 14094  df-hash 14363  df-cj 15146  df-re 15147  df-im 15148  df-sqrt 15282  df-abs 15283  df-dvds 16306  df-gcd 16548  df-prm 16725  df-phi 16820  df-pc 16892  df-struct 17202  df-sets 17219  df-slot 17237  df-ndx 17249  df-base 17265  df-ress 17286  df-plusg 17318  df-mulr 17319  df-starv 17320  df-sca 17321  df-vsca 17322  df-ip 17323  df-tset 17324  df-ple 17325  df-ds 17327  df-unif 17328  df-hom 17329  df-cco 17330  df-0g 17489  df-gsum 17490  df-prds 17495  df-pws 17497  df-imas 17557  df-qus 17558  df-mre 17633  df-mrc 17634  df-acs 17636  df-mgm 18693  df-sgrp 18772  df-mnd 18788  df-mhm 18836  df-submnd 18837  df-grp 18998  df-minusg 18999  df-sbg 19000  df-mulg 19129  df-subg 19184  df-nsg 19185  df-eqg 19186  df-ghm 19279  df-cntz 19382  df-cmn 19847  df-abl 19848  df-mgp 20212  df-rng 20226  df-ur 20259  df-srg 20264  df-ring 20312  df-cring 20313  df-oppr 20415  df-dvdsr 20435  df-unit 20436  df-invr 20466  df-dvr 20479  df-rhm 20550  df-nzr 20610  df-subrng 20645  df-subrg 20669  df-rlreg 20793  df-domn 20794  df-idom 20795  df-drng 20829  df-field 20830  df-lmod 20983  df-lss 21053  df-lsp 21093  df-sra 21294  df-rgmod 21295  df-lidl 21332  df-rsp 21333  df-2idl 21389  df-cnfld 21523  df-zring 21597  df-zrh 21653  df-zn 21656  df-assa 22003  df-asp 22004  df-ascl 22005  df-psr 22059  df-mvr 22060  df-mpl 22061  df-opsr 22063  df-evls 22225  df-evl 22226  df-psr1 22340  df-vr1 22341  df-ply1 22342  df-coe1 22343  df-evl1 22476  df-mdeg 26212  df-deg1 26213  df-mon1 26288  df-uc1p 26289  df-q1p 26290  df-r1p 26291  df-lgs 27459

This theorem is referenced by:  lgsqrmod  27516  2sqlem11  27593  2sqblem  27595