MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  sqgcd Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem sqgcd 16595
Description: Square distributes over gcd. (Contributed by Scott Fenton, 18-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014.)
Assertion
Ref Expression
sqgcd ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)))

Proof of Theorem sqgcd
StepHypRef Expression
1 gcdnncl 16540 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℕ)
21nnsqcld 14279 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∈ ℕ)
32nncnd 12279 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∈ ℂ)
43mulridd 11275 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) · 1) = ((𝑀 gcd 𝑁)↑2))
5 nnsqcl 14164 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀↑2) ∈ ℕ)
65nnzd 12637 . . . . . 6 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
76adantr 480 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
8 nnsqcl 14164 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁↑2) ∈ ℕ)
98nnzd 12637 . . . . . 6 (𝑁 ∈ ℕ → (𝑁↑2) ∈ ℤ)
109adantl 481 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁↑2) ∈ ℤ)
11 nnz 12631 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℤ)
12 nnz 12631 . . . . . . . 8 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℤ)
13 gcddvds 16536 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
1411, 12, 13syl2an 596 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁))
1514simpld 494 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀)
161nnzd 12637 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℤ)
1711adantr 480 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℤ)
18 dvdssqim 16587 . . . . . . 7 (((𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑀↑2)))
1916, 17, 18syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑀↑2)))
2015, 19mpd 15 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑀↑2))
2114simprd 495 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁)
2212adantl 481 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℤ)
23 dvdssqim 16587 . . . . . . 7 (((𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁 → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑁↑2)))
2416, 22, 23syl2anc 584 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁 → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑁↑2)))
2521, 24mpd 15 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑁↑2))
26 gcddiv 16584 . . . . 5 ((((𝑀↑2) ∈ ℤ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∈ ℕ) ∧ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑀↑2) ∧ ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∥ (𝑁↑2))) → (((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = (((𝑀↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) gcd ((𝑁↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2))))
277, 10, 2, 20, 25, 26syl32anc 1377 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = (((𝑀↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) gcd ((𝑁↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2))))
28 nncn 12271 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℂ)
2928adantr 480 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℂ)
301nncnd 12279 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℂ)
311nnne0d 12313 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ≠ 0)
3229, 30, 31sqdivd 14195 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) = ((𝑀↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)))
33 nncn 12271 . . . . . . 7 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℂ)
3433adantl 481 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℂ)
3534, 30, 31sqdivd 14195 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) = ((𝑁↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)))
3632, 35oveq12d 7448 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) gcd ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2)) = (((𝑀↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) gcd ((𝑁↑2) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2))))
37 gcddiv 16584 . . . . . . 7 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℕ) ∧ ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁)) → ((𝑀 gcd 𝑁) / (𝑀 gcd 𝑁)) = ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))))
3817, 22, 1, 14, 37syl31anc 1372 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) / (𝑀 gcd 𝑁)) = ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))))
3930, 31dividd 12038 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) / (𝑀 gcd 𝑁)) = 1)
4038, 39eqtr3d 2776 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))) = 1)
41 dvdsval2 16289 . . . . . . . . 9 (((𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ≠ 0 ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ↔ (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ))
4216, 31, 17, 41syl3anc 1370 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑀 ↔ (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ))
4315, 42mpbid 232 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ)
44 nnre 12270 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → 𝑀 ∈ ℝ)
4544adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑀 ∈ ℝ)
461nnred 12278 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℝ)
47 nngt0 12294 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → 0 < 𝑀)
4847adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < 𝑀)
491nngt0d 12312 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < (𝑀 gcd 𝑁))
5045, 46, 48, 49divgt0d 12200 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)))
51 elnnz 12620 . . . . . . 7 ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))))
5243, 50, 51sylanbrc 583 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ)
53 dvdsval2 16289 . . . . . . . . 9 (((𝑀 gcd 𝑁) ∈ ℤ ∧ (𝑀 gcd 𝑁) ≠ 0 ∧ 𝑁 ∈ ℤ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ))
5416, 31, 22, 53syl3anc 1370 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁) ∥ 𝑁 ↔ (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ))
5521, 54mpbid 232 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ)
56 nnre 12270 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 𝑁 ∈ ℝ)
5756adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 𝑁 ∈ ℝ)
58 nngt0 12294 . . . . . . . . 9 (𝑁 ∈ ℕ → 0 < 𝑁)
5958adantl 481 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < 𝑁)
6057, 46, 59, 49divgt0d 12200 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → 0 < (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)))
61 elnnz 12620 . . . . . . 7 ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ ↔ ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℤ ∧ 0 < (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))))
6255, 60, 61sylanbrc 583 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ)
63 2nn 12336 . . . . . . 7 2 ∈ ℕ
64 rppwr 16593 . . . . . . 7 (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ ∧ 2 ∈ ℕ) → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))) = 1 → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) gcd ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2)) = 1))
6563, 64mp3an3 1449 . . . . . 6 (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ ∧ (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁)) ∈ ℕ) → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))) = 1 → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) gcd ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2)) = 1))
6652, 62, 65syl2anc 584 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁)) gcd (𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))) = 1 → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) gcd ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2)) = 1))
6740, 66mpd 15 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2) gcd ((𝑁 / (𝑀 gcd 𝑁))↑2)) = 1)
6827, 36, 673eqtr2d 2780 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = 1)
696, 9anim12i 613 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀↑2) ∈ ℤ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℤ))
705nnne0d 12313 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ ℕ → (𝑀↑2) ≠ 0)
7170neneqd 2942 . . . . . . . 8 (𝑀 ∈ ℕ → ¬ (𝑀↑2) = 0)
7271intnanrd 489 . . . . . . 7 (𝑀 ∈ ℕ → ¬ ((𝑀↑2) = 0 ∧ (𝑁↑2) = 0))
7372adantr 480 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ¬ ((𝑀↑2) = 0 ∧ (𝑁↑2) = 0))
74 gcdn0cl 16535 . . . . . 6 ((((𝑀↑2) ∈ ℤ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℤ) ∧ ¬ ((𝑀↑2) = 0 ∧ (𝑁↑2) = 0)) → ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
7569, 73, 74syl2anc 584 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) ∈ ℕ)
7675nncnd 12279 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
772nnne0d 12313 . . . 4 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ≠ 0)
78 ax-1cn 11210 . . . . 5 1 ∈ ℂ
79 divmul 11922 . . . . 5 ((((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) ∈ ℂ ∧ 1 ∈ ℂ ∧ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∈ ℂ ∧ ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ≠ 0)) → ((((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = 1 ↔ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) · 1) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2))))
8078, 79mp3an2 1448 . . . 4 ((((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) ∈ ℂ ∧ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ∈ ℂ ∧ ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) ≠ 0)) → ((((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = 1 ↔ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) · 1) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2))))
8176, 3, 77, 80syl12anc 837 . . 3 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)) / ((𝑀 gcd 𝑁)↑2)) = 1 ↔ (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) · 1) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2))))
8268, 81mpbid 232 . 2 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → (((𝑀 gcd 𝑁)↑2) · 1) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)))
834, 82eqtr3d 2776 1 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑁 ∈ ℕ) → ((𝑀 gcd 𝑁)↑2) = ((𝑀↑2) gcd (𝑁↑2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 206  wa 395   = wceq 1536  wcel 2105  wne 2937   class class class wbr 5147  (class class class)co 7430  cc 11150  cr 11151  0cc0 11152  1c1 11153   · cmul 11157   < clt 11292   / cdiv 11917  cn 12263  2c2 12318  cz 12610  cexp 14098  cdvds 16286   gcd cgcd 16527
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-2nd 8013  df-frecs 8304  df-wrecs 8335  df-recs 8409  df-rdg 8448  df-er 8743  df-en 8984  df-dom 8985  df-sdom 8986  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-n0 12524  df-z 12611  df-uz 12876  df-rp 13032  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
This theorem is referenced by:  dvdssqlem  16599  nn0gcdsq  16785  pythagtriplem3  16851
  Copyright terms: Public domain W3C validator