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Theorem 4sqlem10 15489
Description: Lemma for 4sq 15506. (Contributed by Mario Carneiro, 16-Jul-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
4sqlem5.2 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
4sqlem5.3 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
4sqlem5.4 𝐵 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
4sqlem10.5 ((𝜑𝜓) → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) − (𝐵↑2)) = 0)
Assertion
Ref Expression
4sqlem10 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))

Proof of Theorem 4sqlem10
StepHypRef Expression
1 4sqlem5.2 . . . . . . . . . . 11 (𝜑𝐴 ∈ ℤ)
21adantr 480 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℤ)
3 4sqlem5.3 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
43adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℕ)
54nnred 10912 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℝ)
65rehalfcld 11156 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℝ)
76recnd 9947 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℂ)
87negnegd 10262 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) = (𝑀 / 2))
9 4sqlem5.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 𝐵 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
101, 3, 94sqlem5 15484 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1110adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1211simpld 474 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℤ)
1312zred 11358 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℝ)
141, 3, 94sqlem6 15485 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1514adantr 480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1615simprd 478 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → 𝐵 < (𝑀 / 2))
1713, 16ltned 10052 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ≠ (𝑀 / 2))
1817neneqd 2787 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → ¬ 𝐵 = (𝑀 / 2))
19 2cnd 10970 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝜓) → 2 ∈ ℂ)
2019sqvald 12867 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → (2↑2) = (2 · 2))
2120oveq2d 6565 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / (2↑2)) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
224nncnd 10913 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℂ)
23 2ne0 10990 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
2423a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 2 ≠ 0)
2522, 19, 24sqdivd 12883 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = ((𝑀↑2) / (2↑2)))
2622sqcld 12868 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℂ)
2726, 19, 19, 24, 24divdiv1d 10711 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
2821, 25, 273eqtr4d 2654 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = (((𝑀↑2) / 2) / 2))
2926halfcld 11154 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℂ)
3029halfcld 11154 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) ∈ ℂ)
3112zcnd 11359 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℂ)
3231sqcld 12868 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
33 4sqlem10.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) − (𝐵↑2)) = 0)
3430, 32, 33subeq0d 10279 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = (𝐵↑2))
3528, 34eqtr2d 2645 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2))
36 sqeqor 12840 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℂ) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
3731, 7, 36syl2anc 691 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
3835, 37mpbid 221 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
3938ord 391 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → (¬ 𝐵 = (𝑀 / 2) → 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
4018, 39mpd 15 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → 𝐵 = -(𝑀 / 2))
4140, 12eqeltrrd 2689 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → -(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
4241znegcld 11360 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
438, 42eqeltrrd 2689 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℤ)
442, 43zaddcld 11362 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ)
4544zred 11358 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℝ)
464nnrpd 11746 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℝ+)
4745, 46modcld 12536 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℝ)
4847recnd 9947 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℂ)
49 0cnd 9912 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 0 ∈ ℂ)
50 df-neg 10148 . . . . . . 7 -(𝑀 / 2) = (0 − (𝑀 / 2))
5140, 9, 503eqtr3g 2667 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (0 − (𝑀 / 2)))
5248, 49, 7, 51subcan2d 10313 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0)
53 dvdsval3 14825 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
544, 44, 53syl2anc 691 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
5552, 54mpbird 246 . . . 4 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)))
564nnzd 11357 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℤ)
57 dvdssq 15118 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
5856, 44, 57syl2anc 691 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
5955, 58mpbid 221 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2))
6022sqvald 12867 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀))
614nnne0d 10942 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ≠ 0)
62 dvdsmulcr 14849 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ ∧ (𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ≠ 0)) → ((𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ↔ 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2))))
6356, 44, 56, 61, 62syl112anc 1322 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ↔ 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2))))
6455, 63mpbird 246 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
6560, 64eqbrtrd 4605 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
66 zsqcl 12796 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
6756, 66syl 17 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
68 zsqcl 12796 . . . . 5 ((𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
6944, 68syl 17 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
7044, 56zmulcld 11364 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ∈ ℤ)
71 dvds2sub 14854 . . . 4 (((𝑀↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ ∧ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ∈ ℤ) → (((𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∧ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) → (𝑀↑2) ∥ (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))))
7267, 69, 70, 71syl3anc 1318 . . 3 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∧ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) → (𝑀↑2) ∥ (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))))
7359, 65, 72mp2and 711 . 2 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
7444zcnd 11359 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℂ)
7574sqvald 12867 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))))
7675oveq1d 6564 . . 3 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
7774, 74, 22subdid 10365 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
78222halvesd 11155 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2)) = 𝑀)
7978oveq2d 6565 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀))
802zcnd 11359 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℂ)
8180, 7, 7pnpcan2d 10309 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
8279, 81eqtr3d 2646 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
8382oveq2d 6565 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
84 subsq 12834 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℂ) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
8580, 7, 84syl2anc 691 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
8628oveq2d 6565 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8783, 85, 863eqtr2d 2650 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8876, 77, 873eqtr2d 2650 . 2 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8973, 88breqtrd 4609 1 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 195  wo 382  wa 383   = wceq 1475  wcel 1977  wne 2780   class class class wbr 4583  (class class class)co 6549  cc 9813  0cc0 9815   + caddc 9818   · cmul 9820   < clt 9953  cle 9954  cmin 10145  -cneg 10146   / cdiv 10563  cn 10897  2c2 10947  cz 11254   mod cmo 12530  cexp 12722  cdvds 14821
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-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-er 7629  df-en 7842  df-dom 7843  df-sdom 7844  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-fl 12455  df-mod 12531  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
This theorem is referenced by:  4sqlem16  15502
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