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Theorem 2sqlem8 25271
Description: Lemma for 2sq 25275. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
2sq.1 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2sqlem7.2 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
2sqlem9.5 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
2sqlem9.7 (𝜑𝑀𝑁)
2sqlem8.n (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
2sqlem8.m (𝜑𝑀 ∈ (ℤ‘2))
2sqlem8.1 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2sqlem8.2 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
2sqlem8.3 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
2sqlem8.4 (𝜑𝑁 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
2sqlem8.c 𝐶 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
2sqlem8.d 𝐷 = (((𝐵 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
2sqlem8.e 𝐸 = (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))
2sqlem8.f 𝐹 = (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))
Assertion
Ref Expression
2sqlem8 (𝜑𝑀𝑆)
Distinct variable groups:   𝑎,𝑏,𝑤,𝑥,𝑦,𝑧   𝐴,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐶   𝜑,𝑥,𝑦   𝐵,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦   𝑀,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦,𝑧   𝑆,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝐷   𝐸,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧   𝑥,𝑁,𝑦,𝑧   𝑌,𝑎,𝑏,𝑥,𝑦   𝐹,𝑎,𝑥,𝑦,𝑧
Allowed substitution hints:   𝜑(𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝐴(𝑤,𝑏)   𝐵(𝑧,𝑤)   𝐶(𝑦,𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝐷(𝑦,𝑧,𝑤,𝑎,𝑏)   𝑆(𝑤)   𝐸(𝑤,𝑏)   𝐹(𝑤,𝑏)   𝑀(𝑤)   𝑁(𝑤,𝑎,𝑏)   𝑌(𝑧,𝑤)

Proof of Theorem 2sqlem8
Dummy variable 𝑝 is distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 2sq.1 . 2 𝑆 = ran (𝑤 ∈ ℤ[i] ↦ ((abs‘𝑤)↑2))
2 2sqlem8.m . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ (ℤ‘2))
3 eluz2b3 11876 . . . 4 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) ↔ (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ≠ 1))
42, 3sylib 208 . . 3 (𝜑 → (𝑀 ∈ ℕ ∧ 𝑀 ≠ 1))
54simpld 477 . 2 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
6 2sqlem9.7 . . . . . . 7 (𝜑𝑀𝑁)
7 eluzelz 11810 . . . . . . . . 9 (𝑀 ∈ (ℤ‘2) → 𝑀 ∈ ℤ)
82, 7syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℤ)
9 2sqlem8.n . . . . . . . . 9 (𝜑𝑁 ∈ ℕ)
109nnzd 11594 . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 ∈ ℤ)
11 2sqlem8.1 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
12 2sqlem8.c . . . . . . . . . . . 12 𝐶 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
1311, 5, 124sqlem5 15769 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
1413simpld 477 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐶 ∈ ℤ)
15 zsqcl 13049 . . . . . . . . . 10 (𝐶 ∈ ℤ → (𝐶↑2) ∈ ℤ)
1614, 15syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℤ)
17 2sqlem8.2 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
18 2sqlem8.d . . . . . . . . . . . 12 𝐷 = (((𝐵 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
1917, 5, 184sqlem5 15769 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷 ∈ ℤ ∧ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
2019simpld 477 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐷 ∈ ℤ)
21 zsqcl 13049 . . . . . . . . . 10 (𝐷 ∈ ℤ → (𝐷↑2) ∈ ℤ)
2220, 21syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℤ)
2316, 22zaddcld 11599 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℤ)
2411, 5, 124sqlem8 15772 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)))
2517, 5, 184sqlem8 15772 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)))
26 zsqcl 13049 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
2711, 26syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
2827, 16zsubcld 11600 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) ∈ ℤ)
29 zsqcl 13049 . . . . . . . . . . . . 13 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
3017, 29syl 17 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
3130, 22zsubcld 11600 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)) ∈ ℤ)
32 dvds2add 15138 . . . . . . . . . . 11 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) ∈ ℤ ∧ ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)) ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) ∧ 𝑀 ∥ ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))) → 𝑀 ∥ (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)))))
338, 28, 31, 32syl3anc 1439 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝑀 ∥ ((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) ∧ 𝑀 ∥ ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))) → 𝑀 ∥ (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2)))))
3424, 25, 33mp2and 717 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 ∥ (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
35 2sqlem8.4 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝑁 = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3635oveq1d 6780 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
3727zcnd 11596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
3830zcnd 11596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
3916zcnd 11596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ)
4022zcnd 11596 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℂ)
4137, 38, 39, 40addsub4d 10552 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
4236, 41eqtrd 2758 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐴↑2) − (𝐶↑2)) + ((𝐵↑2) − (𝐷↑2))))
4334, 42breqtrrd 4788 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∥ (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
44 dvdssub2 15146 . . . . . . . 8 (((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ∧ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℤ) ∧ 𝑀 ∥ (𝑁 − ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))) → (𝑀𝑁𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
458, 10, 23, 43, 44syl31anc 1442 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀𝑁𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2))))
466, 45mpbid 222 . . . . . 6 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
47 2sqlem7.2 . . . . . . . . . . . 12 𝑌 = {𝑧 ∣ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))}
48 2sqlem9.5 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
49 2sqlem8.3 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
501, 47, 48, 6, 9, 2, 11, 17, 49, 35, 12, 182sqlem8a 25270 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ)
5150nnzd 11594 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ)
52 zsqcl2 13056 . . . . . . . . . 10 ((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ0)
5351, 52syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ0)
5453nn0cnd 11466 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℂ)
55 2sqlem8.e . . . . . . . . . . 11 𝐸 = (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))
56 gcddvds 15348 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐶 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷))
5714, 20, 56syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷))
5857simpld 477 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶)
5950nnne0d 11178 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0)
60 dvdsval2 15106 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0 ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ↔ (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
6151, 59, 14, 60syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶 ↔ (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
6258, 61mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ)
6355, 62syl5eqel 2807 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐸 ∈ ℤ)
64 zsqcl2 13056 . . . . . . . . . 10 (𝐸 ∈ ℤ → (𝐸↑2) ∈ ℕ0)
6563, 64syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℕ0)
6665nn0cnd 11466 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℂ)
67 2sqlem8.f . . . . . . . . . . 11 𝐹 = (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))
6857simprd 482 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷)
69 dvdsval2 15106 . . . . . . . . . . . . 13 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ≠ 0 ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷 ↔ (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
7051, 59, 20, 69syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷 ↔ (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ))
7168, 70mpbid 222 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)) ∈ ℤ)
7267, 71syl5eqel 2807 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ ℤ)
73 zsqcl2 13056 . . . . . . . . . 10 (𝐹 ∈ ℤ → (𝐹↑2) ∈ ℕ0)
7472, 73syl 17 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℕ0)
7574nn0cnd 11466 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℂ)
7654, 66, 75adddid 10177 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) + (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2))))
7751zcnd 11596 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℂ)
7863zcnd 11596 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐸 ∈ ℂ)
7977, 78sqmuld 13135 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸)↑2) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)))
8055oveq2i 6776 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷)))
8114zcnd 11596 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐶 ∈ ℂ)
8281, 77, 59divcan2d 10916 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐶 / (𝐶 gcd 𝐷))) = 𝐶)
8380, 82syl5eq 2770 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) = 𝐶)
8483oveq1d 6780 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸)↑2) = (𝐶↑2))
8579, 84eqtr3d 2760 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) = (𝐶↑2))
8672zcnd 11596 . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐹 ∈ ℂ)
8777, 86sqmuld 13135 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)↑2) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2)))
8867oveq2i 6776 . . . . . . . . . . 11 ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷)))
8920zcnd 11596 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑𝐷 ∈ ℂ)
9089, 77, 59divcan2d 10916 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐷 / (𝐶 gcd 𝐷))) = 𝐷)
9188, 90syl5eq 2770 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹) = 𝐷)
9291oveq1d 6780 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)↑2) = (𝐷↑2))
9387, 92eqtr3d 2760 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2)) = (𝐷↑2))
9485, 93oveq12d 6783 . . . . . . 7 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐸↑2)) + (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · (𝐹↑2))) = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
9576, 94eqtrd 2758 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
9646, 95breqtrrd 4788 . . . . 5 (𝜑𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
97 zsqcl 13049 . . . . . . . 8 ((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ)
9851, 97syl 17 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ)
99 gcdcom 15358 . . . . . . 7 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ) → (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀))
1008, 98, 99syl2anc 696 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀))
101 gcddvds 15348 . . . . . . . . . . . . . 14 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
10251, 8, 101syl2anc 696 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀))
103102simpld 477 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷))
10451, 8gcdcld 15353 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ0)
105104nn0zd 11593 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ)
106 dvdstr 15141 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
107105, 51, 14, 106syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐶) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
108103, 58, 107mp2and 717 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶)
109102simprd 482 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀)
11013simprd 482 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ)
1115nnne0d 11178 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑𝑀 ≠ 0)
11211, 14zsubcld 11600 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴𝐶) ∈ ℤ)
113 dvdsval2 15106 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ (𝐴𝐶) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴𝐶) ↔ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
1148, 111, 112, 113syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝐴𝐶) ↔ ((𝐴𝐶) / 𝑀) ∈ ℤ))
115110, 114mpbird 247 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∥ (𝐴𝐶))
116 dvdstr 15141 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴𝐶) ∈ ℤ) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀𝑀 ∥ (𝐴𝐶)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶)))
117105, 8, 112, 116syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀𝑀 ∥ (𝐴𝐶)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶)))
118109, 115, 117mp2and 717 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶))
119 dvdssub2 15146 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐶 ∈ ℤ) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐴𝐶)) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
120105, 11, 14, 118, 119syl31anc 1442 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐶))
121108, 120mpbird 247 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴)
122 dvdstr 15141 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
123105, 51, 20, 122syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐶 gcd 𝐷) ∧ (𝐶 gcd 𝐷) ∥ 𝐷) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
124103, 68, 123mp2and 717 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷)
12519simprd 482 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ)
12617, 20zsubcld 11600 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐵𝐷) ∈ ℤ)
127 dvdsval2 15106 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ (𝐵𝐷) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐵𝐷) ↔ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
1288, 111, 126, 127syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀 ∥ (𝐵𝐷) ↔ ((𝐵𝐷) / 𝑀) ∈ ℤ))
129125, 128mpbird 247 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∥ (𝐵𝐷))
130 dvdstr 15141 . . . . . . . . . . . . . 14 ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐵𝐷) ∈ ℤ) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀𝑀 ∥ (𝐵𝐷)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷)))
131105, 8, 126, 130syl3anc 1439 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝑀𝑀 ∥ (𝐵𝐷)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷)))
132109, 129, 131mp2and 717 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷))
133 dvdssub2 15146 . . . . . . . . . . . 12 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ ∧ 𝐷 ∈ ℤ) ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ (𝐵𝐷)) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
134105, 17, 20, 132, 133syl31anc 1442 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐷))
135124, 134mpbird 247 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵)
136 ax-1ne0 10118 . . . . . . . . . . . . . . 15 1 ≠ 0
137136a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → 1 ≠ 0)
13849, 137eqnetrd 2963 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ≠ 0)
139138neneqd 2901 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ¬ (𝐴 gcd 𝐵) = 0)
140 gcdeq0 15361 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)))
14111, 17, 140syl2anc 696 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵) = 0 ↔ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)))
142139, 141mtbid 313 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0))
143 dvdslegcd 15349 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)) → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵)))
144105, 11, 17, 142, 143syl31anc 1442 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐴 ∧ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∥ 𝐵) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵)))
145121, 135, 144mp2and 717 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ (𝐴 gcd 𝐵))
146145, 49breqtrd 4786 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1)
147 simpr 479 . . . . . . . . . . . 12 (((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0) → 𝑀 = 0)
148147necon3ai 2921 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ≠ 0 → ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0))
149111, 148syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0))
150 gcdn0cl 15347 . . . . . . . . . 10 ((((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) ∧ ¬ ((𝐶 gcd 𝐷) = 0 ∧ 𝑀 = 0)) → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ)
15151, 8, 149, 150syl21anc 1438 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ)
152 nnle1eq1 11161 . . . . . . . . 9 (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ∈ ℕ → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1))
153151, 152syl 17 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) ≤ 1 ↔ ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1))
154146, 153mpbid 222 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1)
155 2nn 11298 . . . . . . . . 9 2 ∈ ℕ
156155a1i 11 . . . . . . . 8 (𝜑 → 2 ∈ ℕ)
157 rplpwr 15399 . . . . . . . 8 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ ∧ 𝑀 ∈ ℕ ∧ 2 ∈ ℕ) → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1))
15850, 5, 156, 157syl3anc 1439 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) gcd 𝑀) = 1 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1))
159154, 158mpd 15 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) gcd 𝑀) = 1)
160100, 159eqtrd 2758 . . . . 5 (𝜑 → (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1)
16165, 74nn0addcld 11468 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℕ0)
162161nn0zd 11593 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ)
163 coprmdvds 15489 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ) → ((𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ∧ (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1) → 𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
1648, 98, 162, 163syl3anc 1439 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑀 ∥ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ∧ (𝑀 gcd ((𝐶 gcd 𝐷)↑2)) = 1) → 𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
16596, 160, 164mp2and 717 . . . 4 (𝜑𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
166 dvdsval2 15106 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ))
1678, 111, 162, 166syl3anc 1439 . . . 4 (𝜑 → (𝑀 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ))
168165, 167mpbid 222 . . 3 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ)
16965nn0red 11465 . . . . 5 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℝ)
17074nn0red 11465 . . . . 5 (𝜑 → (𝐹↑2) ∈ ℝ)
171169, 170readdcld 10182 . . . 4 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℝ)
1725nnred 11148 . . . 4 (𝜑𝑀 ∈ ℝ)
1731, 472sqlem7 25269 . . . . . . 7 𝑌 ⊆ (𝑆 ∩ ℕ)
174 inss2 3942 . . . . . . 7 (𝑆 ∩ ℕ) ⊆ ℕ
175173, 174sstri 3718 . . . . . 6 𝑌 ⊆ ℕ
17663, 72gcdcld 15353 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) ∈ ℕ0)
177176nn0cnd 11466 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) ∈ ℂ)
178 1cnd 10169 . . . . . . . . 9 (𝜑 → 1 ∈ ℂ)
17977mulid1d 10170 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · 1) = (𝐶 gcd 𝐷))
18083, 91oveq12d 6783 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = (𝐶 gcd 𝐷))
18114, 20gcdcld 15353 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ0)
182 mulgcd 15388 . . . . . . . . . . 11 (((𝐶 gcd 𝐷) ∈ ℕ0𝐸 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ ℤ) → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)))
183181, 63, 72, 182syl3anc 1439 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐸) gcd ((𝐶 gcd 𝐷) · 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)))
184179, 180, 1833eqtr2rd 2765 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷) · (𝐸 gcd 𝐹)) = ((𝐶 gcd 𝐷) · 1))
185177, 178, 77, 59, 184mulcanad 10775 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐸 gcd 𝐹) = 1)
186 eqidd 2725 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
187 oveq1 6772 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝐸 → (𝑥 gcd 𝑦) = (𝐸 gcd 𝑦))
188187eqeq1d 2726 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝐸 → ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ↔ (𝐸 gcd 𝑦) = 1))
189 oveq1 6772 . . . . . . . . . . . 12 (𝑥 = 𝐸 → (𝑥↑2) = (𝐸↑2))
190189oveq1d 6780 . . . . . . . . . . 11 (𝑥 = 𝐸 → ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)))
191190eqeq2d 2734 . . . . . . . . . 10 (𝑥 = 𝐸 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2))))
192188, 191anbi12d 749 . . . . . . . . 9 (𝑥 = 𝐸 → (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)))))
193 oveq2 6773 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝐹 → (𝐸 gcd 𝑦) = (𝐸 gcd 𝐹))
194193eqeq1d 2726 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐹 → ((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ↔ (𝐸 gcd 𝐹) = 1))
195 oveq1 6772 . . . . . . . . . . . 12 (𝑦 = 𝐹 → (𝑦↑2) = (𝐹↑2))
196195oveq2d 6781 . . . . . . . . . . 11 (𝑦 = 𝐹 → ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
197196eqeq2d 2734 . . . . . . . . . 10 (𝑦 = 𝐹 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
198194, 197anbi12d 749 . . . . . . . . 9 (𝑦 = 𝐹 → (((𝐸 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝐸 gcd 𝐹) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))))
199192, 198rspc2ev 3428 . . . . . . . 8 ((𝐸 ∈ ℤ ∧ 𝐹 ∈ ℤ ∧ ((𝐸 gcd 𝐹) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))) → ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
20063, 72, 185, 186, 199syl112anc 1443 . . . . . . 7 (𝜑 → ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
201 ovex 6793 . . . . . . . 8 ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ V
202 eqeq1 2728 . . . . . . . . . 10 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)) ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
203202anbi2d 742 . . . . . . . . 9 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
2042032rexbidv 3159 . . . . . . . 8 (𝑧 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ 𝑧 = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))) ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2)))))
205201, 204, 47elab2 3459 . . . . . . 7 (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌 ↔ ∃𝑥 ∈ ℤ ∃𝑦 ∈ ℤ ((𝑥 gcd 𝑦) = 1 ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) = ((𝑥↑2) + (𝑦↑2))))
206200, 205sylibr 224 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌)
207175, 206sseldi 3707 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℕ)
208207nngt0d 11177 . . . 4 (𝜑 → 0 < ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
2095nngt0d 11177 . . . 4 (𝜑 → 0 < 𝑀)
210171, 172, 208, 209divgt0d 11072 . . 3 (𝜑 → 0 < (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
211 elnnz 11500 . . 3 ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ ↔ ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ ∧ 0 < (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
212168, 210, 211sylanbrc 701 . 2 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ)
213 prmnn 15511 . . . . . . . 8 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℕ)
214213ad2antrl 766 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℕ)
215214nnred 11148 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℝ)
216168adantr 472 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ)
217216zred 11595 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℝ)
218 peano2zm 11533 . . . . . . . . . . 11 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
2198, 218syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
220219zred 11595 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑀 − 1) ∈ ℝ)
221220adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑀 − 1) ∈ ℝ)
222 simprr 813 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
223 prmz 15512 . . . . . . . . . . 11 (𝑝 ∈ ℙ → 𝑝 ∈ ℤ)
224223ad2antrl 766 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ ℤ)
225212adantr 472 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ)
226 dvdsle 15155 . . . . . . . . . 10 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℕ) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
227224, 225, 226syl2anc 696 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
228222, 227mpd 15 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ≤ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))
229 zsqcl 13049 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
2308, 229syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
231230zred 11595 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℝ)
232231rehalfcld 11392 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℝ)
23316zred 11595 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℝ)
23422zred 11595 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℝ)
235233, 234readdcld 10182 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℝ)
236 1red 10168 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ∈ ℝ)
23750nnsqcld 13144 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℕ)
238237nnred 11148 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝐶 gcd 𝐷)↑2) ∈ ℝ)
239161nn0ge0d 11467 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 0 ≤ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
240237nnge1d 11176 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → 1 ≤ ((𝐶 gcd 𝐷)↑2))
241236, 238, 171, 239, 240lemul1ad 11076 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (1 · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) ≤ (((𝐶 gcd 𝐷)↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
242161nn0cnd 11466 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℂ)
243242mulid2d 10171 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (1 · ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
244241, 243, 953brtr3d 4791 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ≤ ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)))
245232rehalfcld 11392 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (((𝑀↑2) / 2) / 2) ∈ ℝ)
24611, 5, 124sqlem7 15771 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐶↑2) ≤ (((𝑀↑2) / 2) / 2))
24717, 5, 184sqlem7 15771 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐷↑2) ≤ (((𝑀↑2) / 2) / 2))
248233, 234, 245, 245, 246, 247le2addd 10759 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ≤ ((((𝑀↑2) / 2) / 2) + (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
249232recnd 10181 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℂ)
2502492halvesd 11391 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) + (((𝑀↑2) / 2) / 2)) = ((𝑀↑2) / 2))
251248, 250breqtrd 4786 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐶↑2) + (𝐷↑2)) ≤ ((𝑀↑2) / 2))
252171, 235, 232, 244, 251letrd 10307 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ≤ ((𝑀↑2) / 2))
2535nnsqcld 13144 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℕ)
254253nnrpd 11984 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℝ+)
255 rphalflt 11974 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝑀↑2) ∈ ℝ+ → ((𝑀↑2) / 2) < (𝑀↑2))
256254, 255syl 17 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝑀↑2) / 2) < (𝑀↑2))
257171, 232, 231, 252, 256lelttrd 10308 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀↑2))
2588zcnd 11596 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
259258sqvald 13120 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀))
260257, 259breqtrd 4786 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀))
261 ltdivmul 11011 . . . . . . . . . . . 12 ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℝ ∧ 𝑀 ∈ ℝ ∧ (𝑀 ∈ ℝ ∧ 0 < 𝑀)) → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀)))
262171, 172, 172, 209, 261syl112anc 1443 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) < (𝑀 · 𝑀)))
263260, 262mpbird 247 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀)
264 zltlem1 11543 . . . . . . . . . . 11 (((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ) → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1)))
265168, 8, 264syl2anc 696 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ((((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) < 𝑀 ↔ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1)))
266263, 265mpbid 222 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1))
267266adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ≤ (𝑀 − 1))
268215, 217, 221, 228, 267letrd 10307 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))
269219adantr 472 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑀 − 1) ∈ ℤ)
270 fznn 12522 . . . . . . . 8 ((𝑀 − 1) ∈ ℤ → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))))
271269, 270syl 17 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ↔ (𝑝 ∈ ℕ ∧ 𝑝 ≤ (𝑀 − 1))))
272214, 268, 271mpbir2and 995 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)))
273206adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌)
274272, 273jca 555 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌))
27548adantr 472 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆))
276 dvdsmul2 15127 . . . . . . . . 9 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
2778, 168, 276syl2anc 696 . . . . . . . 8 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)))
278242, 258, 111divcan2d 10916 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)) = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
279277, 278breqtrd 4786 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
280279adantr 472 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
281162adantr 472 . . . . . . 7 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ)
282 dvdstr 15141 . . . . . . 7 ((𝑝 ∈ ℤ ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∈ ℤ ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ ℤ) → ((𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) → 𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
283224, 216, 281, 282syl3anc 1439 . . . . . 6 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → ((𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∧ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))) → 𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
284222, 280, 283mp2and 717 . . . . 5 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)))
285 breq1 4763 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑝 → (𝑏𝑎𝑝𝑎))
286 eleq1 2791 . . . . . . 7 (𝑏 = 𝑝 → (𝑏𝑆𝑝𝑆))
287285, 286imbi12d 333 . . . . . 6 (𝑏 = 𝑝 → ((𝑏𝑎𝑏𝑆) ↔ (𝑝𝑎𝑝𝑆)))
288 breq2 4764 . . . . . . 7 (𝑎 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → (𝑝𝑎𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2))))
289288imbi1d 330 . . . . . 6 (𝑎 = ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → ((𝑝𝑎𝑝𝑆) ↔ (𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → 𝑝𝑆)))
290287, 289rspc2v 3426 . . . . 5 ((𝑝 ∈ (1...(𝑀 − 1)) ∧ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑌) → (∀𝑏 ∈ (1...(𝑀 − 1))∀𝑎𝑌 (𝑏𝑎𝑏𝑆) → (𝑝 ∥ ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) → 𝑝𝑆)))
291274, 275, 284, 290syl3c 66 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝑝 ∈ ℙ ∧ 𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀))) → 𝑝𝑆)
292291expr 644 . . 3 ((𝜑𝑝 ∈ ℙ) → (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝𝑆))
293292ralrimiva 3068 . 2 (𝜑 → ∀𝑝 ∈ ℙ (𝑝 ∥ (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀) → 𝑝𝑆))
294 inss1 3941 . . . . 5 (𝑆 ∩ ℕ) ⊆ 𝑆
295173, 294sstri 3718 . . . 4 𝑌𝑆
296295, 206sseldi 3707 . . 3 (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) ∈ 𝑆)
297278, 296eqeltrd 2803 . 2 (𝜑 → (𝑀 · (((𝐸↑2) + (𝐹↑2)) / 𝑀)) ∈ 𝑆)
2981, 5, 212, 293, 2972sqlem6 25268 1 (𝜑𝑀𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wa 383   = wceq 1596  wcel 2103  {cab 2710  wne 2896  wral 3014  wrex 3015  cin 3679   class class class wbr 4760  cmpt 4837  ran crn 5219  cfv 6001  (class class class)co 6765  cr 10048  0cc0 10049  1c1 10050   + caddc 10052   · cmul 10054   < clt 10187  cle 10188  cmin 10379   / cdiv 10797  cn 11133  2c2 11183  0cn0 11405  cz 11490  cuz 11800  +crp 11946  ...cfz 12440   mod cmo 12783  cexp 12975  abscabs 14094  cdvds 15103   gcd cgcd 15339  cprime 15508  ℤ[i]cgz 15756
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1835  ax-4 1850  ax-5 1952  ax-6 2018  ax-7 2054  ax-8 2105  ax-9 2112  ax-10 2132  ax-11 2147  ax-12 2160  ax-13 2355  ax-ext 2704  ax-sep 4889  ax-nul 4897  ax-pow 4948  ax-pr 5011  ax-un 7066  ax-cnex 10105  ax-resscn 10106  ax-1cn 10107  ax-icn 10108  ax-addcl 10109  ax-addrcl 10110  ax-mulcl 10111  ax-mulrcl 10112  ax-mulcom 10113  ax-addass 10114  ax-mulass 10115  ax-distr 10116  ax-i2m1 10117  ax-1ne0 10118  ax-1rid 10119  ax-rnegex 10120  ax-rrecex 10121  ax-cnre 10122  ax-pre-lttri 10123  ax-pre-lttrn 10124  ax-pre-ltadd 10125  ax-pre-mulgt0 10126  ax-pre-sup 10127
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 384  df-an 385  df-3or 1073  df-3an 1074  df-tru 1599  df-ex 1818  df-nf 1823  df-sb 2011  df-eu 2575  df-mo 2576  df-clab 2711  df-cleq 2717  df-clel 2720  df-nfc 2855  df-ne 2897  df-nel 3000  df-ral 3019  df-rex 3020  df-reu 3021  df-rmo 3022  df-rab 3023  df-v 3306  df-sbc 3542  df-csb 3640  df-dif 3683  df-un 3685  df-in 3687  df-ss 3694  df-pss 3696  df-nul 4024  df-if 4195  df-pw 4268  df-sn 4286  df-pr 4288  df-tp 4290  df-op 4292  df-uni 4545  df-iun 4630  df-br 4761  df-opab 4821  df-mpt 4838  df-tr 4861  df-id 5128  df-eprel 5133  df-po 5139  df-so 5140  df-fr 5177  df-we 5179  df-xp 5224  df-rel 5225  df-cnv 5226  df-co 5227  df-dm 5228  df-rn 5229  df-res 5230  df-ima 5231  df-pred 5793  df-ord 5839  df-on 5840  df-lim 5841  df-suc 5842  df-iota 5964  df-fun 6003  df-fn 6004  df-f 6005  df-f1 6006  df-fo 6007  df-f1o 6008  df-fv 6009  df-riota 6726  df-ov 6768  df-oprab 6769  df-mpt2 6770  df-om 7183  df-1st 7285  df-2nd 7286  df-wrecs 7527  df-recs 7588  df-rdg 7626  df-1o 7680  df-2o 7681  df-er 7862  df-en 8073  df-dom 8074  df-sdom 8075  df-fin 8076  df-sup 8464  df-inf 8465  df-pnf 10189  df-mnf 10190  df-xr 10191  df-ltxr 10192  df-le 10193  df-sub 10381  df-neg 10382  df-div 10798  df-nn 11134  df-2 11192  df-3 11193  df-n0 11406  df-z 11491  df-uz 11801  df-rp 11947  df-fz 12441  df-fl 12708  df-mod 12784  df-seq 12917  df-exp 12976  df-cj 13959  df-re 13960  df-im 13961  df-sqrt 14095  df-abs 14096  df-dvds 15104  df-gcd 15340  df-prm 15509  df-gz 15757
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