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Theorem 2sqlem3 25344
Description: Lemma for 2sqlem5 25346. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
2sq.1 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2sqlem5.1 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2sqlem5.2 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2sqlem4.3 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2sqlem4.4 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
2sqlem4.5 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
2sqlem4.6 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
2sqlem4.7 (𝜑 → (𝑁 · 𝑃) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
2sqlem4.8 (𝜑𝑃 = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
2sqlem4.9 (𝜑𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)))
Assertion
Ref Expression
2sqlem3 (𝜑𝑁𝑆)

Proof of Theorem 2sqlem3
Dummy variable 𝑥 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2sqlem4.3 . . . . . . . 8 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2 2sqlem4.4 . . . . . . . 8 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
3 gzreim 15845 . . . . . . . 8 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℤ[i])
41, 2, 3syl2anc 696 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℤ[i])
5 2sqlem4.5 . . . . . . . 8 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
6 2sqlem4.6 . . . . . . . 8 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
7 gzreim 15845 . . . . . . . 8 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → (𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℤ[i])
85, 6, 7syl2anc 696 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℤ[i])
9 gzmulcl 15844 . . . . . . 7 (((𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℤ[i] ∧ (𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℤ[i]) → ((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i])
104, 8, 9syl2anc 696 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i])
11 gzcn 15838 . . . . . 6 (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i] → ((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℂ)
1210, 11syl 17 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℂ)
13 2sqlem5.2 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
14 prmnn 15590 . . . . . . 7 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℕ)
1513, 14syl 17 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℕ)
1615nncnd 11228 . . . . 5 (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
1715nnne0d 11257 . . . . 5 (𝜑𝑃 ≠ 0)
1812, 16, 17divcld 10993 . . . 4 (𝜑 → (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) ∈ ℂ)
1915nnred 11227 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∈ ℝ)
2019, 12, 17redivd 14168 . . . . 5 (𝜑 → (ℜ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) = ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃))
21 prmz 15591 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝑃 ∈ ℙ → 𝑃 ∈ ℤ)
2213, 21syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑃 ∈ ℤ)
23 dvdsmul2 15206 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∈ ℤ) → 𝑃 ∥ (𝑃 · 𝑃))
2422, 22, 23syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∥ (𝑃 · 𝑃))
2516sqvald 13199 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑃↑2) = (𝑃 · 𝑃))
2624, 25breqtrrd 4832 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∥ (𝑃↑2))
27 2sqlem5.1 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2827nnzd 11673 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
29 zsqcl 13128 . . . . . . . . . . . . 13 (𝑃 ∈ ℤ → (𝑃↑2) ∈ ℤ)
3022, 29syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑃↑2) ∈ ℤ)
31 dvdsmul2 15206 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑁 ∈ ℤ ∧ (𝑃↑2) ∈ ℤ) → (𝑃↑2) ∥ (𝑁 · (𝑃↑2)))
3228, 30, 31syl2anc 696 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑃↑2) ∥ (𝑁 · (𝑃↑2)))
3328, 30zmulcld 11680 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑁 · (𝑃↑2)) ∈ ℤ)
34 dvdstr 15220 . . . . . . . . . . . 12 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ (𝑃↑2) ∈ ℤ ∧ (𝑁 · (𝑃↑2)) ∈ ℤ) → ((𝑃 ∥ (𝑃↑2) ∧ (𝑃↑2) ∥ (𝑁 · (𝑃↑2))) → 𝑃 ∥ (𝑁 · (𝑃↑2))))
3522, 30, 33, 34syl3anc 1477 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝑃 ∥ (𝑃↑2) ∧ (𝑃↑2) ∥ (𝑁 · (𝑃↑2))) → 𝑃 ∥ (𝑁 · (𝑃↑2))))
3626, 32, 35mp2and 717 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∥ (𝑁 · (𝑃↑2)))
37 gzcn 15838 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℤ[i] → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℂ)
384, 37syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴 + (i · 𝐵)) ∈ ℂ)
3938abscld 14374 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) ∈ ℝ)
4039recnd 10260 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) ∈ ℂ)
41 gzcn 15838 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℤ[i] → (𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℂ)
428, 41syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐶 + (i · 𝐷)) ∈ ℂ)
4342abscld 14374 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℝ)
4443recnd 10260 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℂ)
4540, 44sqmuld 13214 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) · ((abs‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2)))
461zred 11674 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
472zred 11674 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
4846, 47crred 14170 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) = 𝐴)
4948oveq1d 6828 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) = (𝐴↑2))
5046, 47crimd 14171 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) = 𝐵)
5150oveq1d 6828 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) = (𝐵↑2))
5249, 51oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) + ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2)) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
5338absvalsq2d 14381 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) = (((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) + ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2)))
54 2sqlem4.7 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑁 · 𝑃) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
5552, 53, 543eqtr4d 2804 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) = (𝑁 · 𝑃))
565zred 11674 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐶 ∈ ℝ)
576zred 11674 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑𝐷 ∈ ℝ)
5856, 57crred 14170 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷))) = 𝐶)
5958oveq1d 6828 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) = (𝐶↑2))
6056, 57crimd 14171 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷))) = 𝐷)
6160oveq1d 6828 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) = (𝐷↑2))
6259, 61oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (((ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) + ((ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2)) = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
6342absvalsq2d 14381 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((abs‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) = (((ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) + ((ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2)))
64 2sqlem4.8 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑃 = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
6562, 63, 643eqtr4d 2804 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((abs‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2) = 𝑃)
6655, 65oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵)))↑2) · ((abs‘(𝐶 + (i · 𝐷)))↑2)) = ((𝑁 · 𝑃) · 𝑃))
6727nncnd 11228 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
6867, 16, 16mulassd 10255 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑁 · 𝑃) · 𝑃) = (𝑁 · (𝑃 · 𝑃)))
6945, 66, 683eqtrd 2798 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (𝑁 · (𝑃 · 𝑃)))
7038, 42absmuld 14392 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) = ((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷)))))
7170oveq1d 6828 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (((abs‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (abs‘(𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))
7225oveq2d 6829 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝑁 · (𝑃↑2)) = (𝑁 · (𝑃 · 𝑃)))
7369, 71, 723eqtr4d 2804 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (𝑁 · (𝑃↑2)))
7436, 73breqtrrd 4832 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∥ ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))
7512absvalsq2d 14381 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2)))
76 elgz 15837 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i] ↔ (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℂ ∧ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ ∧ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ))
7776simp2bi 1141 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i] → (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ)
7810, 77syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ)
79 zsqcl 13128 . . . . . . . . . . . . 13 ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ → ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ)
8078, 79syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ)
8180zcnd 11675 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℂ)
8276simp3bi 1142 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) ∈ ℤ[i] → (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ)
8310, 82syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ)
84 zsqcl 13128 . . . . . . . . . . . . 13 ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ → ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ)
8583, 84syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ)
8685zcnd 11675 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℂ)
8781, 86addcomd 10430 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2)) = (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2)))
8875, 87eqtrd 2794 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) = (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2)))
8974, 88breqtrd 4830 . . . . . . . 8 (𝜑𝑃 ∥ (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2)))
90 2sqlem4.9 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝑃 ∥ ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)))
915zcnd 11675 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
922zcnd 11675 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
9391, 92mulcld 10252 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) ∈ ℂ)
941zcnd 11675 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
956zcnd 11675 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
9694, 95mulcld 10252 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐴 · 𝐷) ∈ ℂ)
9793, 96addcomd 10430 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) = ((𝐴 · 𝐷) + (𝐶 · 𝐵)))
9891, 92mulcomd 10253 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐶 · 𝐵) = (𝐵 · 𝐶))
9998oveq2d 6829 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐴 · 𝐷) + (𝐶 · 𝐵)) = ((𝐴 · 𝐷) + (𝐵 · 𝐶)))
10097, 99eqtrd 2794 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 · 𝐵) + (𝐴 · 𝐷)) = ((𝐴 · 𝐷) + (𝐵 · 𝐶)))
10190, 100breqtrd 4830 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑃 ∥ ((𝐴 · 𝐷) + (𝐵 · 𝐶)))
10238, 42immuld 14158 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) = (((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))) + ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷))))))
10348, 60oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))) = (𝐴 · 𝐷))
10450, 58oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))) = (𝐵 · 𝐶))
105103, 104oveq12d 6831 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (((ℜ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℑ‘(𝐶 + (i · 𝐷)))) + ((ℑ‘(𝐴 + (i · 𝐵))) · (ℜ‘(𝐶 + (i · 𝐷))))) = ((𝐴 · 𝐷) + (𝐵 · 𝐶)))
106102, 105eqtrd 2794 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) = ((𝐴 · 𝐷) + (𝐵 · 𝐶)))
107101, 106breqtrrd 4832 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∥ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))))
108 2nn 11377 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℕ
109108a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
110 prmdvdsexp 15629 . . . . . . . . . . 11 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))))
11113, 83, 109, 110syl3anc 1477 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))))
112107, 111mpbird 247 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∥ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))
113 dvdsadd2b 15230 . . . . . . . . 9 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ ∧ (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ∈ ℤ ∧ 𝑃 ∥ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))) → (𝑃 ∥ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))))
11422, 80, 85, 112, 113syl112anc 1481 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) + ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))))
11589, 114mpbird 247 . . . . . . 7 (𝜑𝑃 ∥ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2))
116 prmdvdsexp 15629 . . . . . . . 8 ((𝑃 ∈ ℙ ∧ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ) → (𝑃 ∥ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))))
11713, 78, 109, 116syl3anc 1477 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃 ∥ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) ↔ 𝑃 ∥ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))))
118115, 117mpbid 222 . . . . . 6 (𝜑𝑃 ∥ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))))
119 dvdsval2 15185 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ↔ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ))
12022, 17, 78, 119syl3anc 1477 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ (ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ↔ ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ))
121118, 120mpbid 222 . . . . 5 (𝜑 → ((ℜ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ)
12220, 121eqeltrd 2839 . . . 4 (𝜑 → (ℜ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) ∈ ℤ)
12319, 12, 17imdivd 14169 . . . . 5 (𝜑 → (ℑ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) = ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃))
124 dvdsval2 15185 . . . . . . 7 ((𝑃 ∈ ℤ ∧ 𝑃 ≠ 0 ∧ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℤ) → (𝑃 ∥ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ↔ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ))
12522, 17, 83, 124syl3anc 1477 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃 ∥ (ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ↔ ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ))
126107, 125mpbid 222 . . . . 5 (𝜑 → ((ℑ‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃) ∈ ℤ)
127123, 126eqeltrd 2839 . . . 4 (𝜑 → (ℑ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) ∈ ℤ)
128 elgz 15837 . . . 4 ((((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) ∈ ℤ[i] ↔ ((((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) ∈ ℂ ∧ (ℜ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) ∈ ℤ ∧ (ℑ‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) ∈ ℤ))
12918, 122, 127, 128syl3anbrc 1429 . . 3 (𝜑 → (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) ∈ ℤ[i])
13012, 16, 17absdivd 14393 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) = ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / (abs‘𝑃)))
13115nnnn0d 11543 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑃 ∈ ℕ0)
132131nn0ge0d 11546 . . . . . . . 8 (𝜑 → 0 ≤ 𝑃)
13319, 132absidd 14360 . . . . . . 7 (𝜑 → (abs‘𝑃) = 𝑃)
134133oveq2d 6829 . . . . . 6 (𝜑 → ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / (abs‘𝑃)) = ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃))
135130, 134eqtrd 2794 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)) = ((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃))
136135oveq1d 6828 . . . 4 (𝜑 → ((abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃))↑2) = (((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃)↑2))
13712abscld 14374 . . . . . 6 (𝜑 → (abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℝ)
138137recnd 10260 . . . . 5 (𝜑 → (abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) ∈ ℂ)
139138, 16, 17sqdivd 13215 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷)))) / 𝑃)↑2) = (((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) / (𝑃↑2)))
14073oveq1d 6828 . . . . 5 (𝜑 → (((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) / (𝑃↑2)) = ((𝑁 · (𝑃↑2)) / (𝑃↑2)))
14115nnsqcld 13223 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑃↑2) ∈ ℕ)
142141nncnd 11228 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃↑2) ∈ ℂ)
143141nnne0d 11257 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑃↑2) ≠ 0)
14467, 142, 143divcan4d 10999 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑁 · (𝑃↑2)) / (𝑃↑2)) = 𝑁)
145140, 144eqtrd 2794 . . . 4 (𝜑 → (((abs‘((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))))↑2) / (𝑃↑2)) = 𝑁)
146136, 139, 1453eqtrrd 2799 . . 3 (𝜑𝑁 = ((abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃))↑2))
147 fveq2 6352 . . . . . 6 (𝑥 = (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) → (abs‘𝑥) = (abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃)))
148147oveq1d 6828 . . . . 5 (𝑥 = (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) → ((abs‘𝑥)↑2) = ((abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃))↑2))
149148eqeq2d 2770 . . . 4 (𝑥 = (((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) → (𝑁 = ((abs‘𝑥)↑2) ↔ 𝑁 = ((abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃))↑2)))
150149rspcev 3449 . . 3 (((((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃) ∈ ℤ[i] ∧ 𝑁 = ((abs‘(((𝐴 + (i · 𝐵)) · (𝐶 + (i · 𝐷))) / 𝑃))↑2)) → ∃𝑥 ∈ ℤ[i] 𝑁 = ((abs‘𝑥)↑2))
151129, 146, 150syl2anc 696 . 2 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ[i] 𝑁 = ((abs‘𝑥)↑2))
152 2sq.1 . . 3 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
1531522sqlem1 25341 . 2 (𝑁𝑆 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ[i] 𝑁 = ((abs‘𝑥)↑2))
154151, 153sylibr 224 1 (𝜑𝑁𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1632  wcel 2139  wne 2932  wrex 3051   class class class wbr 4804  cmpt 4881  ran crn 5267  cfv 6049  (class class class)co 6813  cc 10126  0cc0 10128  ici 10130   + caddc 10131   · cmul 10133   / cdiv 10876  cn 11212  2c2 11262  cz 11569  cexp 13054  cre 14036  cim 14037  abscabs 14173  cdvds 15182  cprime 15587  ℤ[i]cgz 15835
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1871  ax-4 1886  ax-5 1988  ax-6 2054  ax-7 2090  ax-8 2141  ax-9 2148  ax-10 2168  ax-11 2183  ax-12 2196  ax-13 2391  ax-ext 2740  ax-sep 4933  ax-nul 4941  ax-pow 4992  ax-pr 5055  ax-un 7114  ax-cnex 10184  ax-resscn 10185  ax-1cn 10186  ax-icn 10187  ax-addcl 10188  ax-addrcl 10189  ax-mulcl 10190  ax-mulrcl 10191  ax-mulcom 10192  ax-addass 10193  ax-mulass 10194  ax-distr 10195  ax-i2m1 10196  ax-1ne0 10197  ax-1rid 10198  ax-rnegex 10199  ax-rrecex 10200  ax-cnre 10201  ax-pre-lttri 10202  ax-pre-lttrn 10203  ax-pre-ltadd 10204  ax-pre-mulgt0 10205  ax-pre-sup 10206
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1635  df-ex 1854  df-nf 1859  df-sb 2047  df-eu 2611  df-mo 2612  df-clab 2747  df-cleq 2753  df-clel 2756  df-nfc 2891  df-ne 2933  df-nel 3036  df-ral 3055  df-rex 3056  df-reu 3057  df-rmo 3058  df-rab 3059  df-v 3342  df-sbc 3577  df-csb 3675  df-dif 3718  df-un 3720  df-in 3722  df-ss 3729  df-pss 3731  df-nul 4059  df-if 4231  df-pw 4304  df-sn 4322  df-pr 4324  df-tp 4326  df-op 4328  df-uni 4589  df-iun 4674  df-br 4805  df-opab 4865  df-mpt 4882  df-tr 4905  df-id 5174  df-eprel 5179  df-po 5187  df-so 5188  df-fr 5225  df-we 5227  df-xp 5272  df-rel 5273  df-cnv 5274  df-co 5275  df-dm 5276  df-rn 5277  df-res 5278  df-ima 5279  df-pred 5841  df-ord 5887  df-on 5888  df-lim 5889  df-suc 5890  df-iota 6012  df-fun 6051  df-fn 6052  df-f 6053  df-f1 6054  df-fo 6055  df-f1o 6056  df-fv 6057  df-riota 6774  df-ov 6816  df-oprab 6817  df-mpt2 6818  df-om 7231  df-2nd 7334  df-wrecs 7576  df-recs 7637  df-rdg 7675  df-1o 7729  df-2o 7730  df-er 7911  df-en 8122  df-dom 8123  df-sdom 8124  df-fin 8125  df-sup 8513  df-inf 8514  df-pnf 10268  df-mnf 10269  df-xr 10270  df-ltxr 10271  df-le 10272  df-sub 10460  df-neg 10461  df-div 10877  df-nn 11213  df-2 11271  df-3 11272  df-n0 11485  df-z 11570  df-uz 11880  df-rp 12026  df-fl 12787  df-mod 12863  df-seq 12996  df-exp 13055  df-cj 14038  df-re 14039  df-im 14040  df-sqrt 14174  df-abs 14175  df-dvds 15183  df-gcd 15419  df-prm 15588  df-gz 15836
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