Users' Mathboxes Mathbox for Thierry Arnoux < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  2sqcoprm Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem 2sqcoprm 28978
Description: If the sum of two squares is prime, the two original numbers are coprime. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Feb-2020.)
Hypotheses
Ref Expression
2sqcoprm.1 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2sqcoprm.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
2sqcoprm.3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
2sqcoprm.4 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = 𝑃)
Assertion
Ref Expression
2sqcoprm (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)

Proof of Theorem 2sqcoprm
StepHypRef Expression
1 2sqcoprm.1 . . 3 (𝜑𝑃 ∈ ℙ)
2 2sqcoprm.2 . . 3 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
3 2sqcoprm.3 . . 3 (𝜑𝐵 ∈ ℤ)
4 2sqcoprm.4 . . 3 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) = 𝑃)
51, 2, 3, 42sqn0 28977 . 2 (𝜑𝐴 ≠ 0)
62, 3gcdcld 15068 . . . 4 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0)
76adantr 480 . . 3 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0)
82adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ∈ ℤ)
93adantr 480 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐵 ∈ ℤ)
10 simpr 476 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → 𝐴 ≠ 0)
1110neneqd 2787 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ 𝐴 = 0)
1211intnanrd 954 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0))
13 gcdn0cl 15062 . . . . . . . 8 (((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ ¬ (𝐴 = 0 ∧ 𝐵 = 0)) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ)
148, 9, 12, 13syl21anc 1317 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ)
1514nnsqcld 12891 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ)
166nn0zd 11356 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ)
17 sqnprm 15252 . . . . . . . . . . 11 ((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
1816, 17syl 17 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
19 zsqcl 12796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ)
2016, 19syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ)
21 zsqcl 12796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐴 ∈ ℤ → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
222, 21syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℤ)
23 zsqcl 12796 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝐵 ∈ ℤ → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
243, 23syl 17 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℤ)
25 gcddvds 15063 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝐴 ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵))
262, 3, 25syl2anc 691 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵))
2726simpld 474 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴)
28 dvdssqim 15111 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2)))
2928imp 444 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐴 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐴) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2))
3016, 2, 27, 29syl21anc 1317 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2))
3126simprd 478 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵)
32 dvdssqim 15111 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) → ((𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2)))
3332imp 444 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℤ ∧ 𝐵 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 gcd 𝐵) ∥ 𝐵) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))
3416, 3, 31, 33syl21anc 1317 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))
35 dvds2add 14853 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐴↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℤ) → ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2))))
3635imp 444 . . . . . . . . . . . . . . 15 (((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐴↑2) ∈ ℤ ∧ (𝐵↑2) ∈ ℤ) ∧ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐴↑2) ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ (𝐵↑2))) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3720, 22, 24, 30, 34, 36syl32anc 1326 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
3837, 4breqtrd 4609 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃)
3938adantr 480 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃)
40 simpr 476 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2))
411adantr 480 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → 𝑃 ∈ ℙ)
42 dvdsprm 15253 . . . . . . . . . . . . 13 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2) ∧ 𝑃 ∈ ℙ) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃 ↔ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃))
4340, 41, 42syl2anc 691 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∥ 𝑃 ↔ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃))
4439, 43mpbid 221 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 𝑃)
4544, 41eqeltrd 2688 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2)) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℙ)
4618, 45mtand 689 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2))
47 eluz2b3 11638 . . . . . . . . 9 (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ (ℤ‘2) ↔ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
4846, 47sylnib 317 . . . . . . . 8 (𝜑 → ¬ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
49 imnan 437 . . . . . . . 8 ((((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1) ↔ ¬ (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5048, 49sylibr 223 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5150adantr 480 . . . . . 6 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ∈ ℕ → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1))
5215, 51mpd 15 . . . . 5 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1)
53 df-ne 2782 . . . . 5 (((𝐴 gcd 𝐵)↑2) ≠ 1 ↔ ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
5452, 53sylnib 317 . . . 4 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ¬ ¬ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
5554notnotrd 127 . . 3 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1)
56 nn0sqeq1 28901 . . 3 (((𝐴 gcd 𝐵) ∈ ℕ0 ∧ ((𝐴 gcd 𝐵)↑2) = 1) → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
577, 55, 56syl2anc 691 . 2 ((𝜑𝐴 ≠ 0) → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
585, 57mpdan 699 1 (𝜑 → (𝐴 gcd 𝐵) = 1)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 195  wa 383  w3a 1031   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780   class class class wbr 4583  cfv 5804  (class class class)co 6549  0cc0 9815  1c1 9816   + caddc 9818  cn 10897  2c2 10947  0cn0 11169  cz 11254  cuz 11563  cexp 12722  cdvds 14821   gcd cgcd 15054  cprime 15223
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1713  ax-4 1728  ax-5 1827  ax-6 1875  ax-7 1922  ax-8 1979  ax-9 1986  ax-10 2006  ax-11 2021  ax-12 2034  ax-13 2234  ax-ext 2590  ax-sep 4709  ax-nul 4717  ax-pow 4769  ax-pr 4833  ax-un 6847  ax-cnex 9871  ax-resscn 9872  ax-1cn 9873  ax-icn 9874  ax-addcl 9875  ax-addrcl 9876  ax-mulcl 9877  ax-mulrcl 9878  ax-mulcom 9879  ax-addass 9880  ax-mulass 9881  ax-distr 9882  ax-i2m1 9883  ax-1ne0 9884  ax-1rid 9885  ax-rnegex 9886  ax-rrecex 9887  ax-cnre 9888  ax-pre-lttri 9889  ax-pre-lttrn 9890  ax-pre-ltadd 9891  ax-pre-mulgt0 9892  ax-pre-sup 9893
This theorem depends on definitions:  df-bi 196  df-or 384  df-an 385  df-3or 1032  df-3an 1033  df-tru 1478  df-ex 1696  df-nf 1701  df-sb 1868  df-eu 2462  df-mo 2463  df-clab 2597  df-cleq 2603  df-clel 2606  df-nfc 2740  df-ne 2782  df-nel 2783  df-ral 2901  df-rex 2902  df-reu 2903  df-rmo 2904  df-rab 2905  df-v 3175  df-sbc 3403  df-csb 3500  df-dif 3543  df-un 3545  df-in 3547  df-ss 3554  df-pss 3556  df-nul 3875  df-if 4037  df-pw 4110  df-sn 4126  df-pr 4128  df-tp 4130  df-op 4132  df-uni 4373  df-int 4411  df-iun 4457  df-br 4584  df-opab 4644  df-mpt 4645  df-tr 4681  df-eprel 4949  df-id 4953  df-po 4959  df-so 4960  df-fr 4997  df-we 4999  df-xp 5044  df-rel 5045  df-cnv 5046  df-co 5047  df-dm 5048  df-rn 5049  df-res 5050  df-ima 5051  df-pred 5597  df-ord 5643  df-on 5644  df-lim 5645  df-suc 5646  df-iota 5768  df-fun 5806  df-fn 5807  df-f 5808  df-f1 5809  df-fo 5810  df-f1o 5811  df-fv 5812  df-riota 6511  df-ov 6552  df-oprab 6553  df-mpt2 6554  df-om 6958  df-2nd 7060  df-wrecs 7294  df-recs 7355  df-rdg 7393  df-1o 7447  df-2o 7448  df-oadd 7451  df-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  df-fin 7845  df-sup 8231  df-inf 8232  df-pnf 9955  df-mnf 9956  df-xr 9957  df-ltxr 9958  df-le 9959  df-sub 10147  df-neg 10148  df-div 10564  df-nn 10898  df-2 10956  df-3 10957  df-n0 11170  df-z 11255  df-uz 11564  df-rp 11709  df-seq 12664  df-exp 12723  df-cj 13687  df-re 13688  df-im 13689  df-sqrt 13823  df-abs 13824  df-dvds 14822  df-gcd 15055  df-prm 15224
This theorem is referenced by:  2sqmod  28979
  Copyright terms: Public domain W3C validator