Theorem lgsqr 25935

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 25919) and the number is a quadratic residue mod 𝑃 (it is -1 for nonresidues by the process of elimination from lgsabs1 25920). 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 4054	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ∈ ℙ)
2	1	adantl 485	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℙ)
3		prmz 16009	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
4	2, 3	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝑃 ∈ ℤ)
5		simpl 486	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → 𝐴 ∈ ℤ)
6		gcdcom 15852	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (𝑃 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑃))
7	4, 5, 6	syl2anc 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 gcd 𝐴) = (𝐴 gcd 𝑃))
8	7	eqeq1d 2800	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝑃 gcd 𝐴) = 1 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
9		coprm 16045	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
10	2, 5, 9	syl2anc 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝑃 gcd 𝐴) = 1))
11		lgsne0 25919	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
12	5, 4, 11	syl2anc 587	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 0 ↔ (𝐴 gcd 𝑃) = 1))
13	8, 10, 12	3bitr4d 314	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) ≠ 0))
14	13	necon4bbid 3028	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 ↔ (𝐴 /L 𝑃) = 0))
15		0ne1 11696	. . . . . 6 ⊢ 0 ≠ 1
16		neeq1 3049	. . . . . 6 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → ((𝐴 /L 𝑃) ≠ 1 ↔ 0 ≠ 1))
17	15, 16	mpbiri 261	. . . . 5 ⊢ ((𝐴 /L 𝑃) = 0 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1)
18	14, 17	syl6bi 256	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → (𝑃 ∥ 𝐴 → (𝐴 /L 𝑃) ≠ 1))
19	18	necon2bd 3003	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴))
20		lgsqrlem5 25934	. . . 4 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) ∧ (𝐴 /L 𝑃) = 1) → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
21	20	3expia 1118	. . 3 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
22	19, 21	jcad 516	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((𝐴 /L 𝑃) = 1 → (¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))))
23		simprl 770	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℤ)
24	23	zred 12075	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ∈ ℝ)
25		absresq 14654	. . . . . . 7 ⊢ (𝑥 ∈ ℝ → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
26	24, 25	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥)↑2) = (𝑥↑2))
27	26	oveq1d 7150	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
28		simplr 768	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝐴)
29	1	ad3antlr 730	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℙ)
30	29, 3	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℤ)
31		zsqcl 13490	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑥 ∈ ℤ → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
32	23, 31	syl 17	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥↑2) ∈ ℤ)
33		simplll 774	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝐴 ∈ ℤ)
34		simprr 772	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))
35		dvdssub2 15643	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
36	30, 32, 33, 34, 35	syl31anc 1370	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝐴))
37	28, 36	mtbird 328	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (𝑥↑2))
38		2nn 11698	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ 2 ∈ ℕ
39	38	a1i 11	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 2 ∈ ℕ)
40		prmdvdsexp 16049	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ 𝑥 ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
41	29, 23, 39, 40	syl3anc 1368	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ (𝑥↑2) ↔ 𝑃 ∥ 𝑥))
42	37, 41	mtbid 327	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ 𝑥)
43		dvds0 15617	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑃 ∈ ℤ → 𝑃 ∥ 0)
44	30, 43	syl 17	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∥ 0)
45		breq2 5034	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑥 = 0 → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ 0))
46	44, 45	syl5ibrcom 250	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑥 = 0 → 𝑃 ∥ 𝑥))
47	46	necon3bd 3001	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 𝑃 ∥ 𝑥 → 𝑥 ≠ 0))
48	42, 47	mpd 15	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑥 ≠ 0)
49		nnabscl 14677	. . . . . . . 8 ⊢ ((𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ≠ 0) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
50	23, 48, 49	syl2anc 587	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℕ)
51	50	nnzd 12074	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ∈ ℤ)
52	50	nnne0d 11675	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (abs‘𝑥) ≠ 0)
53		gcdcom 15852	. . . . . . . 8 ⊢ (((abs‘𝑥) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = (𝑃 gcd (abs‘𝑥)))
54	51, 30, 53	syl2anc 587	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = (𝑃 gcd (abs‘𝑥)))
55		dvdsabsb 15621	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑥 ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
56	30, 23, 55	syl2anc 587	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 ∥ 𝑥 ↔ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥)))
57	42, 56	mtbid 327	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥))
58		coprm 16045	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (abs‘𝑥) ∈ ℤ) → (¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥) ↔ (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1))
59	29, 51, 58	syl2anc 587	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 𝑃 ∥ (abs‘𝑥) ↔ (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1))
60	57, 59	mpbid 235	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝑃 gcd (abs‘𝑥)) = 1)
61	54, 60	eqtrd 2833	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = 1)
62		lgssq 25921	. . . . . 6 ⊢ ((((abs‘𝑥) ∈ ℤ ∧ (abs‘𝑥) ≠ 0) ∧ 𝑃 ∈ ℤ ∧ ((abs‘𝑥) gcd 𝑃) = 1) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = 1)
63	51, 52, 30, 61, 62	syl211anc 1373	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (((abs‘𝑥)↑2) /L 𝑃) = 1)
64		prmnn 16008	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
65	29, 64	syl 17	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ∈ ℕ)
66		moddvds 15610	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑃 ∈ ℕ ∧ (𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃) ↔ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)))
67	65, 32, 33, 66	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)))
68	34, 67	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝑥↑2) mod 𝑃) = (𝐴 mod 𝑃))
69	68	oveq1d 7150	. . . . . 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))
70		eldifsni 4683	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2}) → 𝑃 ≠ 2)
71	70	ad3antlr 730	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 𝑃 ≠ 2)
72	71	necomd 3042	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → 2 ≠ 𝑃)
73		2z 12002	. . . . . . . . . 10 ⊢ 2 ∈ ℤ
74		uzid 12246	. . . . . . . . . 10 ⊢ (2 ∈ ℤ → 2 ∈ (ℤ≥‘2))
75	73, 74	ax-mp 5	. . . . . . . . 9 ⊢ 2 ∈ (ℤ≥‘2)
76		dvdsprm 16037	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (2 ∥ 𝑃 ↔ 2 = 𝑃))
77	76	necon3bbid 3024	. . . . . . . . 9 ⊢ ((2 ∈ (ℤ≥‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
78	75, 29, 77	sylancr 590	. . . . . . . 8 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (¬ 2 ∥ 𝑃 ↔ 2 ≠ 𝑃))
79	72, 78	mpbird 260	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ¬ 2 ∥ 𝑃)
80		lgsmod 25907	. . . . . . 7 ⊢ (((𝑥↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → (((𝑥↑2) mod 𝑃) /L 𝑃) = ((𝑥↑2) /L 𝑃))
81	32, 65, 79, 80	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))
82		lgsmod 25907	. . . . . . 7 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℕ ∧ ¬ 2 ∥ 𝑃) → ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
83	33, 65, 79, 82	syl3anc 1368	. . . . . 6 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝐴 mod 𝑃) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
84	69, 81, 83	3eqtr3d 2841	. . . . 5 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → ((𝑥↑2) /L 𝑃) = (𝐴 /L 𝑃))
85	27, 63, 84	3eqtr3rd 2842	. . . 4 ⊢ ((((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) ∧ (𝑥 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴))) → (𝐴 /L 𝑃) = 1)
86	85	rexlimdvaa 3244	. . 3 ⊢ (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) ∧ ¬ 𝑃 ∥ 𝐴) → (∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
87	86	expimpd 457	. 2 ⊢ ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ (ℙ ∖ {2})) → ((¬ 𝑃 ∥ 𝐴 ∧ ∃𝑥 ∈ ℤ 𝑃 ∥ ((𝑥↑2) − 𝐴)) → (𝐴 /L 𝑃) = 1))
88	22, 87	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 399   = wceq 1538   ∈ wcel 2111   ≠ wne 2987  ∃wrex 3107   ∖ cdif 3878  {csn 4525   class class class wbr 5030  ‘cfv 6324  (class class class)co 7135  ℝcr 10525  0cc0 10526  1c1 10527   − cmin 10859  ℕcn 11625  2c2 11680  ℤcz 11969  ℤ_≥cuz 12231   mod cmo 13232  ↑cexp 13425  abscabs 14585   ∥ cdvds 15599   gcd cgcd 15833  ℙcprime 16005   /_L clgs 25878

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 2770  ax-rep 5154  ax-sep 5167  ax-nul 5174  ax-pow 5231  ax-pr 5295  ax-un 7441  ax-cnex 10582  ax-resscn 10583  ax-1cn 10584  ax-icn 10585  ax-addcl 10586  ax-addrcl 10587  ax-mulcl 10588  ax-mulrcl 10589  ax-mulcom 10590  ax-addass 10591  ax-mulass 10592  ax-distr 10593  ax-i2m1 10594  ax-1ne0 10595  ax-1rid 10596  ax-rnegex 10597  ax-rrecex 10598  ax-cnre 10599  ax-pre-lttri 10600  ax-pre-lttrn 10601  ax-pre-ltadd 10602  ax-pre-mulgt0 10603  ax-pre-sup 10604  ax-addf 10605  ax-mulf 10606

This theorem depends on definitions:  df-bi 210  df-an 400  df-or 845  df-3or 1085  df-3an 1086  df-tru 1541  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2070  df-mo 2598  df-eu 2629  df-clab 2777  df-cleq 2791  df-clel 2870  df-nfc 2938  df-ne 2988  df-nel 3092  df-ral 3111  df-rex 3112  df-reu 3113  df-rmo 3114  df-rab 3115  df-v 3443  df-sbc 3721  df-csb 3829  df-dif 3884  df-un 3886  df-in 3888  df-ss 3898  df-pss 3900  df-nul 4244  df-if 4426  df-pw 4499  df-sn 4526  df-pr 4528  df-tp 4530  df-op 4532  df-uni 4801  df-int 4839  df-iun 4883  df-iin 4884  df-br 5031  df-opab 5093  df-mpt 5111  df-tr 5137  df-id 5425  df-eprel 5430  df-po 5438  df-so 5439  df-fr 5478  df-se 5479  df-we 5480  df-xp 5525  df-rel 5526  df-cnv 5527  df-co 5528  df-dm 5529  df-rn 5530  df-res 5531  df-ima 5532  df-pred 6116  df-ord 6162  df-on 6163  df-lim 6164  df-suc 6165  df-iota 6283  df-fun 6326  df-fn 6327  df-f 6328  df-f1 6329  df-fo 6330  df-f1o 6331  df-fv 6332  df-isom 6333  df-riota 7093  df-ov 7138  df-oprab 7139  df-mpo 7140  df-of 7389  df-ofr 7390  df-om 7561  df-1st 7671  df-2nd 7672  df-supp 7814  df-tpos 7875  df-wrecs 7930  df-recs 7991  df-rdg 8029  df-1o 8085  df-2o 8086  df-oadd 8089  df-er 8272  df-ec 8274  df-qs 8278  df-map 8391  df-pm 8392  df-ixp 8445  df-en 8493  df-dom 8494  df-sdom 8495  df-fin 8496  df-fsupp 8818  df-sup 8890  df-inf 8891  df-oi 8958  df-dju 9314  df-card 9352  df-pnf 10666  df-mnf 10667  df-xr 10668  df-ltxr 10669  df-le 10670  df-sub 10861  df-neg 10862  df-div 11287  df-nn 11626  df-2 11688  df-3 11689  df-4 11690  df-5 11691  df-6 11692  df-7 11693  df-8 11694  df-9 11695  df-n0 11886  df-xnn0 11956  df-z 11970  df-dec 12087  df-uz 12232  df-q 12337  df-rp 12378  df-fz 12886  df-fzo 13029  df-fl 13157  df-mod 13233  df-seq 13365  df-exp 13426  df-hash 13687  df-cj 14450  df-re 14451  df-im 14452  df-sqrt 14586  df-abs 14587  df-dvds 15600  df-gcd 15834  df-prm 16006  df-phi 16093  df-pc 16164  df-struct 16477  df-ndx 16478  df-slot 16479  df-base 16481  df-sets 16482  df-ress 16483  df-plusg 16570  df-mulr 16571  df-starv 16572  df-sca 16573  df-vsca 16574  df-ip 16575  df-tset 16576  df-ple 16577  df-ds 16579  df-unif 16580  df-hom 16581  df-cco 16582  df-0g 16707  df-gsum 16708  df-prds 16713  df-pws 16715  df-imas 16773  df-qus 16774  df-mre 16849  df-mrc 16850  df-acs 16852  df-mgm 17844  df-sgrp 17893  df-mnd 17904  df-mhm 17948  df-submnd 17949  df-grp 18098  df-minusg 18099  df-sbg 18100  df-mulg 18217  df-subg 18268  df-nsg 18269  df-eqg 18270  df-ghm 18348  df-cntz 18439  df-cmn 18900  df-abl 18901  df-mgp 19233  df-ur 19245  df-srg 19249  df-ring 19292  df-cring 19293  df-oppr 19369  df-dvdsr 19387  df-unit 19388  df-invr 19418  df-dvr 19429  df-rnghom 19463  df-drng 19497  df-field 19498  df-subrg 19526  df-lmod 19629  df-lss 19697  df-lsp 19737  df-sra 19937  df-rgmod 19938  df-lidl 19939  df-rsp 19940  df-2idl 19998  df-nzr 20024  df-rlreg 20049  df-domn 20050  df-idom 20051  df-cnfld 20092  df-zring 20164  df-zrh 20197  df-zn 20200  df-assa 20542  df-asp 20543  df-ascl 20544  df-psr 20594  df-mvr 20595  df-mpl 20596  df-opsr 20598  df-evls 20745  df-evl 20746  df-psr1 20809  df-vr1 20810  df-ply1 20811  df-coe1 20812  df-evl1 20940  df-mdeg 24656  df-deg1 24657  df-mon1 24731  df-uc1p 24732  df-q1p 24733  df-r1p 24734  df-lgs 25879

This theorem is referenced by:  lgsqrmod  25936  2sqlem11  26013  2sqblem  26015