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Theorem 2sqlem8 22711
Description: Lemma for 2sq 22715. (Contributed by Mario Carneiro, 20-Jun-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
2sq.1  |-  S  =  ran  ( w  e.  ZZ[_i]  |->  ( ( abs `  w
) ^ 2 ) )
2sqlem7.2  |-  Y  =  { z  |  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  z  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) }
2sqlem9.5  |-  ( ph  ->  A. b  e.  ( 1 ... ( M  -  1 ) ) A. a  e.  Y  ( b  ||  a  ->  b  e.  S ) )
2sqlem9.7  |-  ( ph  ->  M  ||  N )
2sqlem8.n  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
2sqlem8.m  |-  ( ph  ->  M  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
2sqlem8.1  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
2sqlem8.2  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
2sqlem8.3  |-  ( ph  ->  ( A  gcd  B
)  =  1 )
2sqlem8.4  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( 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  |-  ( ph  ->  M  e.  S )
Distinct variable groups:    a, b, w, x, y, z    A, a, x, y, z    x, C    ph, 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:    ph( 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  e.  ZZ[_i]  |->  ( ( abs `  w
) ^ 2 ) )
2 2sqlem8.m . . . 4  |-  ( ph  ->  M  e.  ( ZZ>= ` 
2 ) )
3 eluz2b3 10928 . . . 4  |-  ( M  e.  ( ZZ>= `  2
)  <->  ( M  e.  NN  /\  M  =/=  1 ) )
42, 3sylib 196 . . 3  |-  ( ph  ->  ( M  e.  NN  /\  M  =/=  1 ) )
54simpld 459 . 2  |-  ( ph  ->  M  e.  NN )
6 2sqlem9.7 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  M  ||  N )
7 eluzelz 10870 . . . . . . . . 9  |-  ( M  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  M  e.  ZZ )
82, 7syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  M  e.  ZZ )
9 2sqlem8.n . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  N  e.  NN )
109nnzd 10746 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  N  e.  ZZ )
11 2sqlem8.1 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A  e.  ZZ )
12 2sqlem8.c . . . . . . . . . . . 12  |-  C  =  ( ( ( A  +  ( M  / 
2 ) )  mod 
M )  -  ( M  /  2 ) )
1311, 5, 124sqlem5 14003 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  e.  ZZ  /\  ( ( A  -  C )  /  M
)  e.  ZZ ) )
1413simpld 459 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  C  e.  ZZ )
15 zsqcl 11936 . . . . . . . . . 10  |-  ( C  e.  ZZ  ->  ( C ^ 2 )  e.  ZZ )
1614, 15syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( C ^ 2 )  e.  ZZ )
17 2sqlem8.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  B  e.  ZZ )
18 2sqlem8.d . . . . . . . . . . . 12  |-  D  =  ( ( ( B  +  ( M  / 
2 ) )  mod 
M )  -  ( M  /  2 ) )
1917, 5, 184sqlem5 14003 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( D  e.  ZZ  /\  ( ( B  -  D )  /  M
)  e.  ZZ ) )
2019simpld 459 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  D  e.  ZZ )
21 zsqcl 11936 . . . . . . . . . 10  |-  ( D  e.  ZZ  ->  ( D ^ 2 )  e.  ZZ )
2220, 21syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( D ^ 2 )  e.  ZZ )
2316, 22zaddcld 10751 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
2 )  +  ( D ^ 2 ) )  e.  ZZ )
2411, 5, 124sqlem8 14006 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( A ^ 2 )  -  ( C ^
2 ) ) )
2517, 5, 184sqlem8 14006 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^
2 ) ) )
26 zsqcl 11936 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( A  e.  ZZ  ->  ( A ^ 2 )  e.  ZZ )
2711, 26syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( A ^ 2 )  e.  ZZ )
2827, 16zsubcld 10752 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  e.  ZZ )
29 zsqcl 11936 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( B  e.  ZZ  ->  ( B ^ 2 )  e.  ZZ )
3017, 29syl 16 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( B ^ 2 )  e.  ZZ )
3130, 22zsubcld 10752 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( B ^
2 )  -  ( D ^ 2 ) )  e.  ZZ )
32 dvds2add 13564 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  ( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  e.  ZZ  /\  (
( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) )  e.  ZZ )  -> 
( ( M  ||  ( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  /\  M  ||  (
( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) )  ->  M  ||  (
( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  +  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) ) ) )
338, 28, 31, 32syl3anc 1218 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( M  ||  ( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  /\  M  ||  (
( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) )  ->  M  ||  (
( ( A ^
2 )  -  ( C ^ 2 ) )  +  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) ) ) )
3424, 25, 33mp2and 679 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( ( A ^ 2 )  -  ( C ^ 2 ) )  +  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) ) )
35 2sqlem8.4 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  N  =  ( ( A ^ 2 )  +  ( B ^
2 ) ) )
3635oveq1d 6106 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( N  -  (
( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) )  =  ( ( ( A ^ 2 )  +  ( B ^ 2 ) )  -  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) ) )
3727zcnd 10748 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( A ^ 2 )  e.  CC )
3830zcnd 10748 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( B ^ 2 )  e.  CC )
3916zcnd 10748 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C ^ 2 )  e.  CC )
4022zcnd 10748 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( D ^ 2 )  e.  CC )
4137, 38, 39, 40addsub4d 9766 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( A ^ 2 )  +  ( B ^ 2 ) )  -  (
( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) )  =  ( ( ( A ^ 2 )  -  ( C ^ 2 ) )  +  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) ) )
4236, 41eqtrd 2475 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( N  -  (
( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) )  =  ( ( ( A ^ 2 )  -  ( C ^ 2 ) )  +  ( ( B ^ 2 )  -  ( D ^ 2 ) ) ) )
4334, 42breqtrrd 4318 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  M  ||  ( N  -  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) ) )
44 dvdssub2 13570 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( M  e.  ZZ  /\  N  e.  ZZ  /\  ( ( C ^
2 )  +  ( D ^ 2 ) )  e.  ZZ )  /\  M  ||  ( N  -  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) ) )  ->  ( M  ||  N 
<->  M  ||  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^
2 ) ) ) )
458, 10, 23, 43, 44syl31anc 1221 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( M  ||  N  <->  M 
||  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) ) )
466, 45mpbid 210 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^
2 ) ) )
47 2sqlem7.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  Y  =  { z  |  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  z  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) }
48 2sqlem9.5 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  A. b  e.  ( 1 ... ( M  -  1 ) ) A. a  e.  Y  ( b  ||  a  ->  b  e.  S ) )
49 2sqlem8.3 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( A  gcd  B
)  =  1 )
501, 47, 48, 6, 9, 2, 11, 17, 49, 35, 12, 182sqlem8a 22710 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  e.  NN )
5150nnzd 10746 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  e.  ZZ )
52 zsqcl2 11943 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( C  gcd  D )  e.  ZZ  ->  (
( C  gcd  D
) ^ 2 )  e.  NN0 )
5351, 52syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  NN0 )
5453nn0cnd 10638 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  CC )
55 2sqlem8.e . . . . . . . . . . 11  |-  E  =  ( C  /  ( C  gcd  D ) )
56 gcddvds 13699 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( C  e.  ZZ  /\  D  e.  ZZ )  ->  ( ( C  gcd  D )  ||  C  /\  ( C  gcd  D ) 
||  D ) )
5714, 20, 56syl2anc 661 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  ||  C  /\  ( C  gcd  D ) 
||  D ) )
5857simpld 459 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  ||  C )
5950nnne0d 10366 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  =/=  0 )
60 dvdsval2 13538 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  D )  =/=  0  /\  C  e.  ZZ )  ->  (
( C  gcd  D
)  ||  C  <->  ( C  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ ) )
6151, 59, 14, 60syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  ||  C  <->  ( C  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ ) )
6258, 61mpbid 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ )
6355, 62syl5eqel 2527 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  E  e.  ZZ )
64 zsqcl2 11943 . . . . . . . . . 10  |-  ( E  e.  ZZ  ->  ( E ^ 2 )  e. 
NN0 )
6563, 64syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( E ^ 2 )  e.  NN0 )
6665nn0cnd 10638 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( E ^ 2 )  e.  CC )
67 2sqlem8.f . . . . . . . . . . 11  |-  F  =  ( D  /  ( C  gcd  D ) )
6857simprd 463 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  ||  D )
69 dvdsval2 13538 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  D )  =/=  0  /\  D  e.  ZZ )  ->  (
( C  gcd  D
)  ||  D  <->  ( D  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ ) )
7051, 59, 20, 69syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  ||  D  <->  ( D  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ ) )
7168, 70mpbid 210 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( D  /  ( C  gcd  D ) )  e.  ZZ )
7267, 71syl5eqel 2527 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  F  e.  ZZ )
73 zsqcl2 11943 . . . . . . . . . 10  |-  ( F  e.  ZZ  ->  ( F ^ 2 )  e. 
NN0 )
7472, 73syl 16 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( F ^ 2 )  e.  NN0 )
7574nn0cnd 10638 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( F ^ 2 )  e.  CC )
7654, 66, 75adddid 9410 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  =  ( ( ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  x.  ( E ^
2 ) )  +  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  ( F ^ 2 ) ) ) )
7751zcnd 10748 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  e.  CC )
7863zcnd 10748 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  E  e.  CC )
7977, 78sqmuld 12020 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  E ) ^ 2 )  =  ( ( ( C  gcd  D
) ^ 2 )  x.  ( E ^
2 ) ) )
8055oveq2i 6102 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  gcd  D )  x.  E )  =  ( ( C  gcd  D )  x.  ( C  /  ( C  gcd  D ) ) )
8114zcnd 10748 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  C  e.  CC )
8281, 77, 59divcan2d 10109 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  ( C  /  ( C  gcd  D ) ) )  =  C )
8380, 82syl5eq 2487 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  E )  =  C )
8483oveq1d 6106 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  E ) ^ 2 )  =  ( C ^ 2 ) )
8579, 84eqtr3d 2477 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  ( E ^ 2 ) )  =  ( C ^
2 ) )
8672zcnd 10748 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  F  e.  CC )
8777, 86sqmuld 12020 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  F ) ^ 2 )  =  ( ( ( C  gcd  D
) ^ 2 )  x.  ( F ^
2 ) ) )
8867oveq2i 6102 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( C  gcd  D )  x.  F )  =  ( ( C  gcd  D )  x.  ( D  /  ( C  gcd  D ) ) )
8920zcnd 10748 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  D  e.  CC )
9089, 77, 59divcan2d 10109 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  ( D  /  ( C  gcd  D ) ) )  =  D )
9188, 90syl5eq 2487 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  F )  =  D )
9291oveq1d 6106 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  F ) ^ 2 )  =  ( D ^ 2 ) )
9387, 92eqtr3d 2477 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  ( F ^ 2 ) )  =  ( D ^
2 ) )
9485, 93oveq12d 6109 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  x.  ( E ^ 2 ) )  +  ( ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  x.  ( F ^
2 ) ) )  =  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) )
9576, 94eqtrd 2475 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  =  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^
2 ) ) )
9646, 95breqtrrd 4318 . . . . 5  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( ( C  gcd  D
) ^ 2 )  x.  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
97 zsqcl 11936 . . . . . . . 8  |-  ( ( C  gcd  D )  e.  ZZ  ->  (
( C  gcd  D
) ^ 2 )  e.  ZZ )
9851, 97syl 16 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  ZZ )
99 gcdcom 13704 . . . . . . 7  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  ZZ )  -> 
( M  gcd  (
( C  gcd  D
) ^ 2 ) )  =  ( ( ( C  gcd  D
) ^ 2 )  gcd  M ) )
1008, 98, 99syl2anc 661 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( M  gcd  (
( C  gcd  D
) ^ 2 ) )  =  ( ( ( C  gcd  D
) ^ 2 )  gcd  M ) )
101 gcddvds 13699 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  M ) )
10251, 8, 101syl2anc 661 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  M ) )
103102simpld 459 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  ( C  gcd  D ) )
10451, 8gcdcld 13702 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  NN0 )
105104nn0zd 10745 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  ZZ )
106 dvdstr 13566 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  D )  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  ->  (
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( C  gcd  D ) 
||  C )  -> 
( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  C ) )
107105, 51, 14, 106syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( C  gcd  D )  ||  C )  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  C
) )
108103, 58, 107mp2and 679 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  C )
109102simprd 463 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  M )
11013simprd 463 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( A  -  C )  /  M
)  e.  ZZ )
1115nnne0d 10366 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  M  =/=  0 )
11211, 14zsubcld 10752 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( A  -  C
)  e.  ZZ )
113 dvdsval2 13538 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  M  =/=  0  /\  ( A  -  C )  e.  ZZ )  ->  ( M  ||  ( A  -  C )  <->  ( ( A  -  C )  /  M )  e.  ZZ ) )
1148, 111, 112, 113syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( M  ||  ( A  -  C )  <->  ( ( A  -  C
)  /  M )  e.  ZZ ) )
115110, 114mpbird 232 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  M  ||  ( A  -  C ) )
116 dvdstr 13566 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ  /\  ( A  -  C )  e.  ZZ )  ->  (
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  M  /\  M  ||  ( A  -  C ) )  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( A  -  C )
) )
117105, 8, 112, 116syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  ||  M  /\  M  ||  ( A  -  C )
)  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( A  -  C )
) )
118109, 115, 117mp2and 679 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  ( A  -  C ) )
119 dvdssub2 13570 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ  /\  C  e.  ZZ )  /\  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  ( A  -  C ) )  -> 
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  A  <->  ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  ||  C ) )
120105, 11, 14, 118, 119syl31anc 1221 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  A  <->  ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  ||  C ) )
121108, 120mpbird 232 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  A )
122 dvdstr 13566 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  ZZ  /\  ( C  gcd  D )  e.  ZZ  /\  D  e.  ZZ )  ->  (
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( C  gcd  D ) 
||  D )  -> 
( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  D ) )
123105, 51, 20, 122syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  ||  ( C  gcd  D )  /\  ( C  gcd  D )  ||  D )  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  D
) )
124103, 68, 123mp2and 679 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  D )
12519simprd 463 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( B  -  D )  /  M
)  e.  ZZ )
12617, 20zsubcld 10752 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( B  -  D
)  e.  ZZ )
127 dvdsval2 13538 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  M  =/=  0  /\  ( B  -  D )  e.  ZZ )  ->  ( M  ||  ( B  -  D )  <->  ( ( B  -  D )  /  M )  e.  ZZ ) )
1288, 111, 126, 127syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( M  ||  ( B  -  D )  <->  ( ( B  -  D
)  /  M )  e.  ZZ ) )
129125, 128mpbird 232 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  M  ||  ( B  -  D ) )
130 dvdstr 13566 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ  /\  ( B  -  D )  e.  ZZ )  ->  (
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  M  /\  M  ||  ( B  -  D ) )  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( B  -  D )
) )
131105, 8, 126, 130syl3anc 1218 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  ||  M  /\  M  ||  ( B  -  D )
)  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  ( B  -  D )
) )
132109, 129, 131mp2and 679 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  ( B  -  D ) )
133 dvdssub2 13570 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ  /\  D  e.  ZZ )  /\  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  ( B  -  D ) )  -> 
( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  B  <->  ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  ||  D ) )
134105, 17, 20, 132, 133syl31anc 1221 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  B  <->  ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  ||  D ) )
135124, 134mpbird 232 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M ) 
||  B )
136 ax-1ne0 9351 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  1  =/=  0
137136a1i 11 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  1  =/=  0 )
13849, 137eqnetrd 2626 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( A  gcd  B
)  =/=  0 )
139138neneqd 2624 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  -.  ( A  gcd  B )  =  0 )
140 gcdeq0 13705 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  ->  ( ( A  gcd  B )  =  0  <->  ( A  =  0  /\  B  =  0 ) ) )
14111, 17, 140syl2anc 661 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( A  gcd  B )  =  0  <->  ( A  =  0  /\  B  =  0 ) ) )
142139, 141mtbid 300 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  -.  ( A  =  0  /\  B  =  0 ) )
143 dvdslegcd 13700 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  e.  ZZ  /\  A  e.  ZZ  /\  B  e.  ZZ )  /\  -.  ( 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 1221 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  ||  A  /\  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  ||  B
)  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  <_  ( A  gcd  B ) ) )
145121, 135, 144mp2and 679 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  <_  ( A  gcd  B ) )
146145, 49breqtrd 4316 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  <_  1 )
147 simpr 461 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  =  0  /\  M  =  0 )  ->  M  =  0 )
148147necon3ai 2651 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  =/=  0  ->  -.  ( ( C  gcd  D )  =  0  /\  M  =  0 ) )
149111, 148syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  -.  ( ( C  gcd  D )  =  0  /\  M  =  0 ) )
150 gcdn0cl 13698 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( ( C  gcd  D )  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  /\  -.  ( ( C  gcd  D )  =  0  /\  M  =  0 ) )  -> 
( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  NN )
15151, 8, 149, 150syl21anc 1217 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  e.  NN )
152 nnle1eq1 10350 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  e.  NN  ->  ( (
( C  gcd  D
)  gcd  M )  <_  1  <->  ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  =  1 ) )
153151, 152syl 16 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  <_  1  <->  ( ( C  gcd  D
)  gcd  M )  =  1 ) )
154146, 153mpbid 210 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  gcd  M )  =  1 )
155 2nn 10479 . . . . . . . . 9  |-  2  e.  NN
156155a1i 11 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  2  e.  NN )
157 rplpwr 13740 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  e.  NN  /\  M  e.  NN  /\  2  e.  NN )  ->  (
( ( C  gcd  D )  gcd  M )  =  1  ->  (
( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  gcd  M )  =  1 ) )
15850, 5, 156, 157syl3anc 1218 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  gcd 
M )  =  1  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  gcd 
M )  =  1 ) )
159154, 158mpd 15 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  gcd  M
)  =  1 )
160100, 159eqtrd 2475 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( M  gcd  (
( C  gcd  D
) ^ 2 ) )  =  1 )
16165, 74nn0addcld 10640 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  NN0 )
162161nn0zd 10745 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  ZZ )
163 coprmdvds 13788 . . . . . 6  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  ZZ  /\  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  ZZ )  -> 
( ( M  ||  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  /\  ( M  gcd  ( ( C  gcd  D ) ^
2 ) )  =  1 )  ->  M  ||  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
1648, 98, 162, 163syl3anc 1218 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( M  ||  ( ( ( C  gcd  D ) ^
2 )  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  /\  ( M  gcd  ( ( C  gcd  D ) ^
2 ) )  =  1 )  ->  M  ||  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
16596, 160, 164mp2and 679 . . . 4  |-  ( ph  ->  M  ||  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) )
166 dvdsval2 13538 . . . . 5  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  M  =/=  0  /\  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  ZZ )  -> 
( M  ||  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <-> 
( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ ) )
1678, 111, 162, 166syl3anc 1218 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( M  ||  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <-> 
( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ ) )
168165, 167mpbid 210 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ )
16965nn0red 10637 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( E ^ 2 )  e.  RR )
17074nn0red 10637 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( F ^ 2 )  e.  RR )
171169, 170readdcld 9413 . . . 4  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  RR )
1725nnred 10337 . . . 4  |-  ( ph  ->  M  e.  RR )
1731, 472sqlem7 22709 . . . . . . 7  |-  Y  C_  ( S  i^i  NN )
174 inss2 3571 . . . . . . 7  |-  ( S  i^i  NN )  C_  NN
175173, 174sstri 3365 . . . . . 6  |-  Y  C_  NN
17663, 72gcdcld 13702 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( E  gcd  F
)  e.  NN0 )
177176nn0cnd 10638 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( E  gcd  F
)  e.  CC )
178 ax-1cn 9340 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  CC
179178a1i 11 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  1  e.  CC )
18077mulid1d 9403 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  1 )  =  ( C  gcd  D ) )
18183, 91oveq12d 6109 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  E )  gcd  (
( C  gcd  D
)  x.  F ) )  =  ( C  gcd  D ) )
18214, 20gcdcld 13702 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( C  gcd  D
)  e.  NN0 )
183 mulgcd 13730 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( C  gcd  D
)  e.  NN0  /\  E  e.  ZZ  /\  F  e.  ZZ )  ->  (
( ( C  gcd  D )  x.  E )  gcd  ( ( C  gcd  D )  x.  F ) )  =  ( ( C  gcd  D )  x.  ( E  gcd  F ) ) )
184182, 63, 72, 183syl3anc 1218 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( C  gcd  D )  x.  E )  gcd  (
( C  gcd  D
)  x.  F ) )  =  ( ( C  gcd  D )  x.  ( E  gcd  F ) ) )
185180, 181, 1843eqtr2rd 2482 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D )  x.  ( E  gcd  F ) )  =  ( ( C  gcd  D )  x.  1 ) )
186177, 179, 77, 59, 185mulcanad 9971 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( E  gcd  F
)  =  1 )
187 eqidd 2444 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) )
188 oveq1 6098 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  E  ->  (
x  gcd  y )  =  ( E  gcd  y ) )
189188eqeq1d 2451 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  E  ->  (
( x  gcd  y
)  =  1  <->  ( E  gcd  y )  =  1 ) )
190 oveq1 6098 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  =  E  ->  (
x ^ 2 )  =  ( E ^
2 ) )
191190oveq1d 6106 . . . . . . . . . . 11  |-  ( x  =  E  ->  (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) )
192191eqeq2d 2454 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  E  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  <->  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) )
193189, 192anbi12d 710 . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
194 oveq2 6099 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  F  ->  ( E  gcd  y )  =  ( E  gcd  F
) )
195194eqeq1d 2451 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  F  ->  (
( E  gcd  y
)  =  1  <->  ( E  gcd  F )  =  1 ) )
196 oveq1 6098 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  =  F  ->  (
y ^ 2 )  =  ( F ^
2 ) )
197196oveq2d 6107 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  F  ->  (
( E ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )
198197eqeq2d 2454 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  F  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  <->  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
199195, 198anbi12d 710 . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
200193, 199rspc2ev 3081 . . . . . . . 8  |-  ( ( E  e.  ZZ  /\  F  e.  ZZ  /\  (
( E  gcd  F
)  =  1  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) ) )  ->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) )
20163, 72, 186, 187, 200syl112anc 1222 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) ) )
202 ovex 6116 . . . . . . . 8  |-  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  e. 
_V
203 eqeq1 2449 . . . . . . . . . 10  |-  ( z  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  (
z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  <->  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) )
204203anbi2d 703 . . . . . . . . 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 ) ) ) ) )
2052042rexbidv 2758 . . . . . . . 8  |-  ( z  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  ( E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  <->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) ) ) )
206202, 205, 47elab2 3109 . . . . . . 7  |-  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  Y  <->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) )
207201, 206sylibr 212 . . . . . 6  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  Y )
208175, 207sseldi 3354 . . . . 5  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  NN )
209208nngt0d 10365 . . . 4  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) )
2105nngt0d 10365 . . . 4  |-  ( ph  ->  0  <  M )
211171, 172, 209, 210divgt0d 10268 . . 3  |-  ( ph  ->  0  <  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) )
212 elnnz 10656 . . 3  |-  ( ( ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  e.  NN  <->  ( (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  e.  ZZ  /\  0  <  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
) ) )
213168, 211, 212sylanbrc 664 . 2  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  NN )
214 prmnn 13766 . . . . . . . 8  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  NN )
215214ad2antrl 727 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  e.  NN )
216215nnred 10337 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  e.  RR )
217168adantr 465 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  e.  ZZ )
218217zred 10747 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  e.  RR )
219 peano2zm 10688 . . . . . . . . . . 11  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( M  -  1 )  e.  ZZ )
2208, 219syl 16 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( M  -  1 )  e.  ZZ )
221220zred 10747 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( M  -  1 )  e.  RR )
222221adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  ( M  -  1 )  e.  RR )
223 simprr 756 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  ||  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
) )
224 prmz 13767 . . . . . . . . . . 11  |-  ( p  e.  Prime  ->  p  e.  ZZ )
225224ad2antrl 727 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  e.  ZZ )
226213adantr 465 . . . . . . . . . 10  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  e.  NN )
227 dvdsle 13578 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( p  e.  ZZ  /\  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  NN )  ->  ( p  ||  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  ->  p  <_  ( ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )
228225, 226, 227syl2anc 661 . . . . . . . . 9  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
p  ||  ( (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  ->  p  <_  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M ) ) )
229223, 228mpd 15 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  <_  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
) )
230 zsqcl 11936 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( M  e.  ZZ  ->  ( M ^ 2 )  e.  ZZ )
2318, 230syl 16 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( M ^ 2 )  e.  ZZ )
232231zred 10747 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( M ^ 2 )  e.  RR )
233232rehalfcld 10571 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( M ^
2 )  /  2
)  e.  RR )
23416zred 10747 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( C ^ 2 )  e.  RR )
23522zred 10747 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( D ^ 2 )  e.  RR )
236234, 235readdcld 9413 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
2 )  +  ( D ^ 2 ) )  e.  RR )
237 1red 9401 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  1  e.  RR )
23850nnsqcld 12028 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  NN )
239238nnred 10337 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( C  gcd  D ) ^ 2 )  e.  RR )
240161nn0ge0d 10639 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  0  <_  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )
241238nnge1d 10364 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  1  <_  ( ( C  gcd  D ) ^
2 ) )
242237, 239, 171, 240, 241lemul1ad 10272 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  <_  ( (
( C  gcd  D
) ^ 2 )  x.  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
243161nn0cnd 10638 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  CC )
244243mulid2d 9404 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( 1  x.  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) )
245242, 244, 953brtr3d 4321 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <_  ( ( C ^ 2 )  +  ( D ^ 2 ) ) )
246233rehalfcld 10571 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( ( M ^ 2 )  / 
2 )  /  2
)  e.  RR )
24711, 5, 124sqlem7 14005 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( C ^ 2 )  <_  ( (
( M ^ 2 )  /  2 )  /  2 ) )
24817, 5, 184sqlem7 14005 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( D ^ 2 )  <_  ( (
( M ^ 2 )  /  2 )  /  2 ) )
249234, 235, 246, 246, 247, 248le2addd 9957 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
2 )  +  ( D ^ 2 ) )  <_  ( (
( ( M ^
2 )  /  2
)  /  2 )  +  ( ( ( M ^ 2 )  /  2 )  / 
2 ) ) )
250233recnd 9412 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ph  ->  ( ( M ^
2 )  /  2
)  e.  CC )
2512502halvesd 10570 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( M ^ 2 )  /  2 )  / 
2 )  +  ( ( ( M ^
2 )  /  2
)  /  2 ) )  =  ( ( M ^ 2 )  /  2 ) )
252249, 251breqtrd 4316 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( ( C ^
2 )  +  ( D ^ 2 ) )  <_  ( ( M ^ 2 )  / 
2 ) )
253171, 236, 233, 245, 252letrd 9528 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <_  ( ( M ^ 2 )  / 
2 ) )
2545nnsqcld 12028 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ph  ->  ( M ^ 2 )  e.  NN )
255254nnrpd 11026 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ph  ->  ( M ^ 2 )  e.  RR+ )
256 rphalflt 11017 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( M ^ 2 )  e.  RR+  ->  ( ( M ^ 2 )  /  2 )  < 
( M ^ 2 ) )
257255, 256syl 16 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  ( ( M ^
2 )  /  2
)  <  ( M ^ 2 ) )
258171, 233, 232, 253, 257lelttrd 9529 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <  ( M ^ 2 ) )
2598zcnd 10748 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ph  ->  M  e.  CC )
260259sqvald 12005 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ph  ->  ( M ^ 2 )  =  ( M  x.  M ) )
261258, 260breqtrd 4316 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <  ( M  x.  M ) )
262 ltdivmul 10204 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  RR  /\  M  e.  RR  /\  ( M  e.  RR  /\  0  <  M ) )  -> 
( ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  <  M  <->  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <  ( M  x.  M ) ) )
263171, 172, 172, 210, 262syl112anc 1222 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  <  M  <->  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  <  ( M  x.  M ) ) )
264261, 263mpbird 232 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  <  M )
265 zltlem1 10697 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ  /\  M  e.  ZZ )  ->  ( ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  <  M  <->  ( ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  <_  ( M  - 
1 ) ) )
266168, 8, 265syl2anc 661 . . . . . . . . . 10  |-  ( ph  ->  ( ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  <  M  <->  ( ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  <_  ( M  - 
1 ) ) )
267264, 266mpbid 210 . . . . . . . . 9  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  <_  ( M  -  1 ) )
268267adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  <_  ( M  - 
1 ) )
269216, 218, 222, 229, 268letrd 9528 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  <_  ( M  -  1 ) )
270220adantr 465 . . . . . . . 8  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  ( M  -  1 )  e.  ZZ )
271 fznn 11526 . . . . . . . 8  |-  ( ( M  -  1 )  e.  ZZ  ->  (
p  e.  ( 1 ... ( M  - 
1 ) )  <->  ( p  e.  NN  /\  p  <_ 
( M  -  1 ) ) ) )
272270, 271syl 16 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
p  e.  ( 1 ... ( M  - 
1 ) )  <->  ( p  e.  NN  /\  p  <_ 
( M  -  1 ) ) ) )
273215, 269, 272mpbir2and 913 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  e.  ( 1 ... ( M  -  1 ) ) )
274207adantr 465 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  Y )
275273, 274jca 532 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
p  e.  ( 1 ... ( M  - 
1 ) )  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  Y ) )
27648adantr 465 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  A. b  e.  ( 1 ... ( M  -  1 ) ) A. a  e.  Y  ( b  ||  a  ->  b  e.  S
) )
277 dvdsmul2 13555 . . . . . . . . 9  |-  ( ( M  e.  ZZ  /\  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ )  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  ||  ( M  x.  ( (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )
2788, 168, 277syl2anc 661 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  ||  ( M  x.  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
) ) )
279243, 259, 111divcan2d 10109 . . . . . . . 8  |-  ( ph  ->  ( M  x.  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) )  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) ) )
280278, 279breqtrd 4316 . . . . . . 7  |-  ( ph  ->  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  ||  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )
281280adantr 465 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) 
||  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )
282162adantr 465 . . . . . . 7  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  ZZ )
283 dvdstr 13566 . . . . . . 7  |-  ( ( p  e.  ZZ  /\  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  e.  ZZ  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  ZZ )  ->  ( ( p 
||  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^
2 ) )  /  M )  /\  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) 
||  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )  ->  p  ||  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
284225, 217, 282, 283syl3anc 1218 . . . . . 6  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  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 ) ) ) )
285223, 281, 284mp2and 679 . . . . 5  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  ||  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) ) )
286 breq1 4295 . . . . . . 7  |-  ( b  =  p  ->  (
b  ||  a  <->  p  ||  a
) )
287 eleq1 2503 . . . . . . 7  |-  ( b  =  p  ->  (
b  e.  S  <->  p  e.  S ) )
288286, 287imbi12d 320 . . . . . 6  |-  ( b  =  p  ->  (
( b  ||  a  ->  b  e.  S )  <-> 
( p  ||  a  ->  p  e.  S ) ) )
289 breq2 4296 . . . . . . 7  |-  ( a  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  (
p  ||  a  <->  p  ||  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) ) ) )
290289imbi1d 317 . . . . . 6  |-  ( a  =  ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  (
( p  ||  a  ->  p  e.  S )  <-> 
( p  ||  (
( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  p  e.  S
) ) )
291288, 290rspc2v 3079 . . . . 5  |-  ( ( p  e.  ( 1 ... ( M  - 
1 ) )  /\  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  Y )  ->  ( A. b  e.  ( 1 ... ( M  -  1 ) ) A. a  e.  Y  ( b  ||  a  ->  b  e.  S
)  ->  ( p  ||  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  ->  p  e.  S ) ) )
292275, 276, 285, 291syl3c 61 . . . 4  |-  ( (
ph  /\  ( p  e.  Prime  /\  p  ||  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) ) )  ->  p  e.  S )
293292expr 615 . . 3  |-  ( (
ph  /\  p  e.  Prime )  ->  ( p  ||  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M
)  ->  p  e.  S ) )
294293ralrimiva 2799 . 2  |-  ( ph  ->  A. p  e.  Prime  ( p  ||  ( ( ( E ^ 2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M )  ->  p  e.  S )
)
295 inss1 3570 . . . . 5  |-  ( S  i^i  NN )  C_  S
296173, 295sstri 3365 . . . 4  |-  Y  C_  S
297296, 207sseldi 3354 . . 3  |-  ( ph  ->  ( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  e.  S )
298279, 297eqeltrd 2517 . 2  |-  ( ph  ->  ( M  x.  (
( ( E ^
2 )  +  ( F ^ 2 ) )  /  M ) )  e.  S )
2991, 5, 213, 294, 2982sqlem6 22708 1  |-  ( ph  ->  M  e.  S )
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:   -. wn 3    -> wi 4    <-> wb 184    /\ wa 369    = wceq 1369    e. wcel 1756   {cab 2429    =/= wne 2606   A.wral 2715   E.wrex 2716    i^i cin 3327   class class class wbr 4292    e. cmpt 4350   ran crn 4841   ` cfv 5418  (class class class)co 6091   CCcc 9280   RRcr 9281   0cc0 9282   1c1 9283    + caddc 9285    x. cmul 9287    < clt 9418    <_ cle 9419    - cmin 9595    / cdiv 9993   NNcn 10322   2c2 10371   NN0cn0 10579   ZZcz 10646   ZZ>=cuz 10861   RR+crp 10991   ...cfz 11437    mod cmo 11708   ^cexp 11865   abscabs 12723    || cdivides 13535    gcd cgcd 13690   Primecprime 13763   ZZ[_i]cgz 13990
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1591  ax-4 1602  ax-5 1670  ax-6 1708  ax-7 1728  ax-8 1758  ax-9 1760  ax-10 1775  ax-11 1780  ax-12 1792  ax-13 1943  ax-ext 2423  ax-sep 4413  ax-nul 4421  ax-pow 4470  ax-pr 4531  ax-un 6372  ax-cnex 9338  ax-resscn 9339  ax-1cn 9340  ax-icn 9341  ax-addcl 9342  ax-addrcl 9343  ax-mulcl 9344  ax-mulrcl 9345  ax-mulcom 9346  ax-addass 9347  ax-mulass 9348  ax-distr 9349  ax-i2m1 9350  ax-1ne0 9351  ax-1rid 9352  ax-rnegex 9353  ax-rrecex 9354  ax-cnre 9355  ax-pre-lttri 9356  ax-pre-lttrn 9357  ax-pre-ltadd 9358  ax-pre-mulgt0 9359  ax-pre-sup 9360
This theorem depends on definitions:  df-bi 185  df-or 370  df-an 371  df-3or 966  df-3an 967  df-tru 1372  df-ex 1587  df-nf 1590  df-sb 1701  df-eu 2257  df-mo 2258  df-clab 2430  df-cleq 2436  df-clel 2439  df-nfc 2568  df-ne 2608  df-nel 2609  df-ral 2720  df-rex 2721  df-reu 2722  df-rmo 2723  df-rab 2724  df-v 2974  df-sbc 3187  df-csb 3289  df-dif 3331  df-un 3333  df-in 3335  df-ss 3342  df-pss 3344  df-nul 3638  df-if 3792  df-pw 3862  df-sn 3878  df-pr 3880  df-tp 3882  df-op 3884  df-uni 4092  df-int 4129  df-iun 4173  df-br 4293  df-opab 4351  df-mpt 4352  df-tr 4386  df-eprel 4632  df-id 4636  df-po 4641  df-so 4642  df-fr 4679  df-we 4681  df-ord 4722  df-on 4723  df-lim 4724  df-suc 4725  df-xp 4846  df-rel 4847  df-cnv 4848  df-co 4849  df-dm 4850  df-rn 4851  df-res 4852  df-ima 4853  df-iota 5381  df-fun 5420  df-fn 5421  df-f 5422  df-f1 5423  df-fo 5424  df-f1o 5425  df-fv 5426  df-riota 6052  df-ov 6094  df-oprab 6095  df-mpt2 6096  df-om 6477  df-1st 6577  df-2nd 6578  df-recs 6832  df-rdg 6866  df-1o 6920  df-2o 6921  df-oadd 6924  df-er 7101  df-en 7311  df-dom 7312  df-sdom 7313  df-fin 7314  df-sup 7691  df-pnf 9420  df-mnf 9421  df-xr 9422  df-ltxr 9423  df-le 9424  df-sub 9597  df-neg 9598  df-div 9994  df-nn 10323  df-2 10380  df-3 10381  df-n0 10580  df-z 10647  df-uz 10862  df-rp 10992  df-fz 11438  df-fl 11642  df-mod 11709  df-seq 11807  df-exp 11866  df-cj 12588  df-re 12589  df-im 12590  df-sqr 12724  df-abs 12725  df-dvds 13536  df-gcd 13691  df-prm 13764  df-gz 13991
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