Theorem lgsqr 27380

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 27364) and the number is a quadratic residue mod 𝑃 (it is -1 for nonresidues by the process of elimination from lgsabs1 27365). 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 4126	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
2	1	adantl 480	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℙ)
3		prmz 16676	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
4	2, 3	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℤ)
5		simpl 481	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝐴 ∈ ℤ)
6	4, 5	gcdcomd 16514	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑃))
7	6	eqeq1d 2728	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝑃 gcd 𝐴) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
8		coprm 16712	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
9	2, 5, 8	syl2anc 582	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
10		lgsne0 27364	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
11	5, 4, 10	syl2anc 582	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
12	7, 9, 11	3bitr4d 310	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) ≠ 0))
13	12	necon4bbid 2972	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) = 0))
14		0ne1 12335	. . . . . 6 ⊢ 0 ≠ 1
15		neeq1 2993	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 1 ↔ 0 ≠ 1))
16	14, 15	mpbiri 257	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1)
17	13, 16	biimtrdi 252	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1))
18	17	necon2bd 2946	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴))
19		lgsqrlem5 27379	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ (𝐴 /L 𝑃) = 1) → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
20	19	3expia 1118	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
21	18, 20	jcad 511	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))))
22		simprl 769	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℤ)
23	22	zred 12718	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℝ)
24		absresq 15307	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
25	23, 24	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
26	25	oveq1d 7439	. . . . 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 767	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴)
28	1	ad3antlr 729	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℙ)
29	28, 3	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℤ)
30		zsqcl 14148	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
31	22, 30	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
32		simplll 773	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝐴 ∈ ℤ)
33		simprr 771	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
34		dvdssub2 16303	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
35	29, 31, 32, 33, 34	syl31anc 1370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
36	27, 35	mtbird 324	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑥↑2))
37		2nn 12337	. . . . . . . . . . . 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 16716	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
40	28, 22, 38, 39	syl3anc 1368	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
41	36, 40	mtbid 323	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑥)
42		dvds0 16274	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∥ 0)
43	29, 42	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ 0)
44		breq2 5157	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 0 → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ 0))
45	43, 44	syl5ibrcom 246	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥 = 0 → 𝑃 ∥ 𝑥))
46	45	necon3bd 2944	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑥 → 𝑥 ≠ 0))
47	41, 46	mpd 15	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ≠ 0)
48		nnabscl 15330	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
49	22, 47, 48	syl2anc 582	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
50	49	nnzd 12637	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℤ)
51	49	nnne0d 12314	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ≠ 0)
52	50, 29	gcdcomd 16514	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = (𝑃 gcd (abs‘𝑥)))
53		dvdsabsb 16278	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
54	29, 22, 53	syl2anc 582	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
55	41, 54	mtbid 323	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥))
56		coprm 16712	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (abs‘𝑥) ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥) ↔ (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1))
57	28, 50, 56	syl2anc 582	. . . . . . . 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 231	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1)
59	52, 58	eqtrd 2766	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = 1)
60		lgssq 27366	. . . . . 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 1373	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = 1)
62		prmnn 16675	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
63	28, 62	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℕ)
64		moddvds 16267	. . . . . . . . 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 1368	. . . . . . . 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 256	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃))
67	66	oveq1d 7439	. . . . . 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 4799	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ≠ 2)
69	68	ad3antlr 729	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ≠ 2)
70	69	necomd 2986	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 2 ≠ 𝑃)
71		2z 12646	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℤ
72		uzid 12889	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
73	71, 72	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
74		dvdsprm 16704	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (2 ∥ 𝑃 ↔ 2 = 𝑃))
75	74	necon3bbid 2968	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
76	73, 28, 75	sylancr 585	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
77	70, 76	mpbird 256	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 2 ∥ 𝑃)
78		lgsmod 27352	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
79	31, 63, 77, 78	syl3anc 1368	. . . . . 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 27352	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
81	32, 63, 77, 80	syl3anc 1368	. . . . . 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 2774	. . . . 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 2775	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝐴 /L 𝑃) = 1)
84	83	rexlimdvaa 3146	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
85	84	expimpd 452	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
86	21, 85	impbid 211	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 205   ∧ wa 394   = wceq 1534   ∈ wcel 2099   ≠ wne 2930  ∃wrex 3060   ∖ cdif 3944  {csn 4633   class class class wbr 5153  ‘cfv 6554  (class class class)co 7424  ℝcr 11157  0cc0 11158  1c1 11159   − cmin 11494  ℕcn 12264  2c2 12319  ℤcz 12610  ℤ_≥cuz 12874   mod cmo 13889  ↑cexp 14081  abscabs 15239   ∥ cdvds 16256   gcd cgcd 16494  ℙcprime 16672   /_L clgs 27323

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1790  ax-4 1804  ax-5 1906  ax-6 1964  ax-7 2004  ax-8 2101  ax-9 2109  ax-10 2130  ax-11 2147  ax-12 2167  ax-ext 2697  ax-rep 5290  ax-sep 5304  ax-nul 5311  ax-pow 5369  ax-pr 5433  ax-un 7746  ax-cnex 11214  ax-resscn 11215  ax-1cn 11216  ax-icn 11217  ax-addcl 11218  ax-addrcl 11219  ax-mulcl 11220  ax-mulrcl 11221  ax-mulcom 11222  ax-addass 11223  ax-mulass 11224  ax-distr 11225  ax-i2m1 11226  ax-1ne0 11227  ax-1rid 11228  ax-rnegex 11229  ax-rrecex 11230  ax-cnre 11231  ax-pre-lttri 11232  ax-pre-lttrn 11233  ax-pre-ltadd 11234  ax-pre-mulgt0 11235  ax-pre-sup 11236  ax-addf 11237  ax-mulf 11238

This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 395  df-or 846  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1537  df-fal 1547  df-ex 1775  df-nf 1779  df-sb 2061  df-mo 2529  df-eu 2558  df-clab 2704  df-cleq 2718  df-clel 2803  df-nfc 2878  df-ne 2931  df-nel 3037  df-ral 3052  df-rex 3061  df-rmo 3364  df-reu 3365  df-rab 3420  df-v 3464  df-sbc 3777  df-csb 3893  df-dif 3950  df-un 3952  df-in 3954  df-ss 3964  df-pss 3967  df-nul 4326  df-if 4534  df-pw 4609  df-sn 4634  df-pr 4636  df-tp 4638  df-op 4640  df-uni 4914  df-int 4955  df-iun 5003  df-iin 5004  df-br 5154  df-opab 5216  df-mpt 5237  df-tr 5271  df-id 5580  df-eprel 5586  df-po 5594  df-so 5595  df-fr 5637  df-se 5638  df-we 5639  df-xp 5688  df-rel 5689  df-cnv 5690  df-co 5691  df-dm 5692  df-rn 5693  df-res 5694  df-ima 5695  df-pred 6312  df-ord 6379  df-on 6380  df-lim 6381  df-suc 6382  df-iota 6506  df-fun 6556  df-fn 6557  df-f 6558  df-f1 6559  df-fo 6560  df-f1o 6561  df-fv 6562  df-isom 6563  df-riota 7380  df-ov 7427  df-oprab 7428  df-mpo 7429  df-of 7690  df-ofr 7691  df-om 7877  df-1st 8003  df-2nd 8004  df-supp 8175  df-tpos 8241  df-frecs 8296  df-wrecs 8327  df-recs 8401  df-rdg 8440  df-1o 8496  df-2o 8497  df-oadd 8500  df-er 8734  df-ec 8736  df-qs 8740  df-map 8857  df-pm 8858  df-ixp 8927  df-en 8975  df-dom 8976  df-sdom 8977  df-fin 8978  df-fsupp 9406  df-sup 9485  df-inf 9486  df-oi 9553  df-dju 9944  df-card 9982  df-pnf 11300  df-mnf 11301  df-xr 11302  df-ltxr 11303  df-le 11304  df-sub 11496  df-neg 11497  df-div 11922  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-5 12330  df-6 12331  df-7 12332  df-8 12333  df-9 12334  df-n0 12525  df-xnn0 12597  df-z 12611  df-dec 12730  df-uz 12875  df-q 12985  df-rp 13029  df-fz 13539  df-fzo 13682  df-fl 13812  df-mod 13890  df-seq 14022  df-exp 14082  df-hash 14348  df-cj 15104  df-re 15105  df-im 15106  df-sqrt 15240  df-abs 15241  df-dvds 16257  df-gcd 16495  df-prm 16673  df-phi 16768  df-pc 16839  df-struct 17149  df-sets 17166  df-slot 17184  df-ndx 17196  df-base 17214  df-ress 17243  df-plusg 17279  df-mulr 17280  df-starv 17281  df-sca 17282  df-vsca 17283  df-ip 17284  df-tset 17285  df-ple 17286  df-ds 17288  df-unif 17289  df-hom 17290  df-cco 17291  df-0g 17456  df-gsum 17457  df-prds 17462  df-pws 17464  df-imas 17523  df-qus 17524  df-mre 17599  df-mrc 17600  df-acs 17602  df-mgm 18633  df-sgrp 18712  df-mnd 18728  df-mhm 18773  df-submnd 18774  df-grp 18931  df-minusg 18932  df-sbg 18933  df-mulg 19062  df-subg 19117  df-nsg 19118  df-eqg 19119  df-ghm 19207  df-cntz 19311  df-cmn 19780  df-abl 19781  df-mgp 20118  df-rng 20136  df-ur 20165  df-srg 20170  df-ring 20218  df-cring 20219  df-oppr 20316  df-dvdsr 20339  df-unit 20340  df-invr 20370  df-dvr 20383  df-rhm 20454  df-nzr 20495  df-subrng 20528  df-subrg 20553  df-rlreg 20672  df-domn 20673  df-idom 20674  df-drng 20709  df-field 20710  df-lmod 20838  df-lss 20909  df-lsp 20949  df-sra 21151  df-rgmod 21152  df-lidl 21197  df-rsp 21198  df-2idl 21239  df-cnfld 21344  df-zring 21437  df-zrh 21493  df-zn 21496  df-assa 21851  df-asp 21852  df-ascl 21853  df-psr 21906  df-mvr 21907  df-mpl 21908  df-opsr 21910  df-evls 22087  df-evl 22088  df-psr1 22169  df-vr1 22170  df-ply1 22171  df-coe1 22172  df-evl1 22307  df-mdeg 26079  df-deg1 26080  df-mon1 26158  df-uc1p 26159  df-q1p 26160  df-r1p 26161  df-lgs 27324

This theorem is referenced by:  lgsqrmod  27381  2sqlem11  27458  2sqblem  27460