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Theorem 4sqlem10 15651
Description: Lemma for 4sq 15668. (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 481 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℤ)
3 4sqlem5.3 . . . . . . . . . . . . . . . 16 (𝜑𝑀 ∈ ℕ)
43adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℕ)
54nnred 11035 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℝ)
65rehalfcld 11279 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℝ)
76recnd 10068 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℂ)
87negnegd 10383 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) = (𝑀 / 2))
9 4sqlem5.4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 𝐵 = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2))
101, 3, 94sqlem5 15646 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 (𝜑 → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1110adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (𝐵 ∈ ℤ ∧ ((𝐴𝐵) / 𝑀) ∈ ℤ))
1211simpld 475 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℤ)
1312zred 11482 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℝ)
141, 3, 94sqlem6 15647 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 (𝜑 → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1514adantr 481 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → (-(𝑀 / 2) ≤ 𝐵𝐵 < (𝑀 / 2)))
1615simprd 479 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → 𝐵 < (𝑀 / 2))
1713, 16ltned 10173 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ≠ (𝑀 / 2))
1817neneqd 2799 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → ¬ 𝐵 = (𝑀 / 2))
19 2cnd 11093 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 ((𝜑𝜓) → 2 ∈ ℂ)
2019sqvald 13005 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → (2↑2) = (2 · 2))
2120oveq2d 6666 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / (2↑2)) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
224nncnd 11036 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℂ)
23 2ne0 11113 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2 ≠ 0
2423a1i 11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 2 ≠ 0)
2522, 19, 24sqdivd 13021 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = ((𝑀↑2) / (2↑2)))
2622sqcld 13006 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℂ)
2726, 19, 19, 24, 24divdiv1d 10832 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = ((𝑀↑2) / (2 · 2)))
2821, 25, 273eqtr4d 2666 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2)↑2) = (((𝑀↑2) / 2) / 2))
2926halfcld 11277 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → ((𝑀↑2) / 2) ∈ ℂ)
3029halfcld 11277 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) ∈ ℂ)
3112zcnd 11483 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 ((𝜑𝜓) → 𝐵 ∈ ℂ)
3231sqcld 13006 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
33 4sqlem10.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ((𝜑𝜓) → ((((𝑀↑2) / 2) / 2) − (𝐵↑2)) = 0)
3430, 32, 33subeq0d 10400 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝜑𝜓) → (((𝑀↑2) / 2) / 2) = (𝐵↑2))
3528, 34eqtr2d 2657 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → (𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2))
36 sqeqor 12978 . . . . . . . . . . . . . . . . 17 ((𝐵 ∈ ℂ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℂ) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
3731, 7, 36syl2anc 693 . . . . . . . . . . . . . . . 16 ((𝜑𝜓) → ((𝐵↑2) = ((𝑀 / 2)↑2) ↔ (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2))))
3835, 37mpbid 222 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑𝜓) → (𝐵 = (𝑀 / 2) ∨ 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
3938ord 392 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑𝜓) → (¬ 𝐵 = (𝑀 / 2) → 𝐵 = -(𝑀 / 2)))
4018, 39mpd 15 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑𝜓) → 𝐵 = -(𝑀 / 2))
4140, 12eqeltrrd 2702 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑𝜓) → -(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
4241znegcld 11484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑𝜓) → --(𝑀 / 2) ∈ ℤ)
438, 42eqeltrrd 2702 . . . . . . . . . 10 ((𝜑𝜓) → (𝑀 / 2) ∈ ℤ)
442, 43zaddcld 11486 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ)
4544zred 11482 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℝ)
464nnrpd 11870 . . . . . . . 8 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℝ+)
4745, 46modcld 12674 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℝ)
4847recnd 10068 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) ∈ ℂ)
49 0cnd 10033 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 0 ∈ ℂ)
50 df-neg 10269 . . . . . . 7 -(𝑀 / 2) = (0 − (𝑀 / 2))
5140, 9, 503eqtr3g 2679 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) − (𝑀 / 2)) = (0 − (𝑀 / 2)))
5248, 49, 7, 51subcan2d 10434 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0)
53 dvdsval3 14987 . . . . . 6 ((𝑀 ∈ ℕ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
544, 44, 53syl2anc 693 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) mod 𝑀) = 0))
5552, 54mpbird 247 . . . 4 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)))
564nnzd 11481 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ∈ ℤ)
57 dvdssq 15280 . . . . 5 ((𝑀 ∈ ℤ ∧ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
5856, 44, 57syl2anc 693 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2)) ↔ (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2)))
5955, 58mpbid 222 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2))
6022sqvald 13005 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀))
614nnne0d 11065 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → 𝑀 ≠ 0)
62 dvdsmulcr 15011 . . . . . 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 1330 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ↔ 𝑀 ∥ (𝐴 + (𝑀 / 2))))
6455, 63mpbird 247 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀 · 𝑀) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
6560, 64eqbrtrd 4675 . . 3 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀))
66 zsqcl 12934 . . . . 5 (𝑀 ∈ ℤ → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
6756, 66syl 17 . . . 4 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∈ ℤ)
68 zsqcl 12934 . . . . 5 ((𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℤ → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
6944, 68syl 17 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) ∈ ℤ)
7044, 56zmulcld 11488 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀) ∈ ℤ)
71 dvds2sub 15016 . . . 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 1326 . . 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 715 . 2 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
7444zcnd 11483 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → (𝐴 + (𝑀 / 2)) ∈ ℂ)
7574sqvald 13005 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))))
7675oveq1d 6665 . . 3 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
7774, 74, 22subdid 10486 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = (((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 + (𝑀 / 2))) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)))
78222halvesd 11278 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2)) = 𝑀)
7978oveq2d 6666 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀))
802zcnd 11483 . . . . . . 7 ((𝜑𝜓) → 𝐴 ∈ ℂ)
8180, 7, 7pnpcan2d 10430 . . . . . 6 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − ((𝑀 / 2) + (𝑀 / 2))) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
8279, 81eqtr3d 2658 . . . . 5 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀) = (𝐴 − (𝑀 / 2)))
8382oveq2d 6666 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
84 subsq 12972 . . . . 5 ((𝐴 ∈ ℂ ∧ (𝑀 / 2) ∈ ℂ) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
8580, 7, 84syl2anc 693 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · (𝐴 − (𝑀 / 2))))
8628oveq2d 6666 . . . 4 ((𝜑𝜓) → ((𝐴↑2) − ((𝑀 / 2)↑2)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8783, 85, 863eqtr2d 2662 . . 3 ((𝜑𝜓) → ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · ((𝐴 + (𝑀 / 2)) − 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8876, 77, 873eqtr2d 2662 . 2 ((𝜑𝜓) → (((𝐴 + (𝑀 / 2))↑2) − ((𝐴 + (𝑀 / 2)) · 𝑀)) = ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
8973, 88breqtrd 4679 1 ((𝜑𝜓) → (𝑀↑2) ∥ ((𝐴↑2) − (((𝑀↑2) / 2) / 2)))
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wb 196  wo 383  wa 384   = wceq 1483  wcel 1990  wne 2794   class class class wbr 4653  (class class class)co 6650  cc 9934  0cc0 9936   + caddc 9939   · cmul 9941   < clt 10074  cle 10075  cmin 10266  -cneg 10267   / cdiv 10684  cn 11020  2c2 11070  cz 11377   mod cmo 12668  cexp 12860  cdvds 14983
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1722  ax-4 1737  ax-5 1839  ax-6 1888  ax-7 1935  ax-8 1992  ax-9 1999  ax-10 2019  ax-11 2034  ax-12 2047  ax-13 2246  ax-ext 2602  ax-sep 4781  ax-nul 4789  ax-pow 4843  ax-pr 4906  ax-un 6949  ax-cnex 9992  ax-resscn 9993  ax-1cn 9994  ax-icn 9995  ax-addcl 9996  ax-addrcl 9997  ax-mulcl 9998  ax-mulrcl 9999  ax-mulcom 10000  ax-addass 10001  ax-mulass 10002  ax-distr 10003  ax-i2m1 10004  ax-1ne0 10005  ax-1rid 10006  ax-rnegex 10007  ax-rrecex 10008  ax-cnre 10009  ax-pre-lttri 10010  ax-pre-lttrn 10011  ax-pre-ltadd 10012  ax-pre-mulgt0 10013  ax-pre-sup 10014
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1038  df-3an 1039  df-tru 1486  df-ex 1705  df-nf 1710  df-sb 1881  df-eu 2474  df-mo 2475  df-clab 2609  df-cleq 2615  df-clel 2618  df-nfc 2753  df-ne 2795  df-nel 2898  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3202  df-sbc 3436  df-csb 3534  df-dif 3577  df-un 3579  df-in 3581  df-ss 3588  df-pss 3590  df-nul 3916  df-if 4087  df-pw 4160  df-sn 4178  df-pr 4180  df-tp 4182  df-op 4184  df-uni 4437  df-iun 4522  df-br 4654  df-opab 4713  df-mpt 4730  df-tr 4753  df-id 5024  df-eprel 5029  df-po 5035  df-so 5036  df-fr 5073  df-we 5075  df-xp 5120  df-rel 5121  df-cnv 5122  df-co 5123  df-dm 5124  df-rn 5125  df-res 5126  df-ima 5127  df-pred 5680  df-ord 5726  df-on 5727  df-lim 5728  df-suc 5729  df-iota 5851  df-fun 5890  df-fn 5891  df-f 5892  df-f1 5893  df-fo 5894  df-f1o 5895  df-fv 5896  df-riota 6611  df-ov 6653  df-oprab 6654  df-mpt2 6655  df-om 7066  df-2nd 7169  df-wrecs 7407  df-recs 7468  df-rdg 7506  df-er 7742  df-en 7956  df-dom 7957  df-sdom 7958  df-sup 8348  df-inf 8349  df-pnf 10076  df-mnf 10077  df-xr 10078  df-ltxr 10079  df-le 10080  df-sub 10268  df-neg 10269  df-div 10685  df-nn 11021  df-2 11079  df-3 11080  df-n0 11293  df-z 11378  df-uz 11688  df-rp 11833  df-fl 12593  df-mod 12669  df-seq 12802  df-exp 12861  df-cj 13839  df-re 13840  df-im 13841  df-sqrt 13975  df-abs 13976  df-dvds 14984  df-gcd 15217
This theorem is referenced by:  4sqlem16  15664
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