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Theorem 2sqlem7 20625
Description: Lemma for 2sq 20631. (Contributed by Mario Carneiro, 19-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 ) ) ) }
Assertion
Ref Expression
2sqlem7  |-  Y  C_  ( S  i^i  NN )
Distinct variable groups:    x, w, y, z    x, S, y, z    x, Y, y
Allowed substitution hints:    S( w)    Y( z, w)

Proof of Theorem 2sqlem7
StepHypRef Expression
1 2sqlem7.2 . 2  |-  Y  =  { z  |  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  z  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) }
2 simpr 447 . . . . . . 7  |-  ( ( ( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  ->  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) )
32reximi 2663 . . . . . 6  |-  ( E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  ->  E. y  e.  ZZ  z  =  ( (
x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )
43reximi 2663 . . . . 5  |-  ( 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  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) )
5 2sq.1 . . . . . 6  |-  S  =  ran  ( w  e.  ZZ [ _i ]  |->  ( ( abs `  w
) ^ 2 ) )
652sqlem2 20619 . . . . 5  |-  ( z  e.  S  <->  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) ) )
74, 6sylibr 203 . . . 4  |-  ( E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  ->  z  e.  S
)
8 ax-1ne0 8822 . . . . . . . . . 10  |-  1  =/=  0
9 gcdeq0 12716 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( x  gcd  y )  =  0  <-> 
( x  =  0  /\  y  =  0 ) ) )
109adantr 451 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
x  gcd  y )  =  0  <->  ( x  =  0  /\  y  =  0 ) ) )
11 simpr 447 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( x  gcd  y )  =  1 )
1211eqeq1d 2304 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
x  gcd  y )  =  0  <->  1  = 
0 ) )
1310, 12bitr3d 246 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
x  =  0  /\  y  =  0 )  <->  1  =  0 ) )
1413necon3bbid 2493 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( -.  ( x  =  0  /\  y  =  0
)  <->  1  =/=  0
) )
158, 14mpbiri 224 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  -.  (
x  =  0  /\  y  =  0 ) )
16 zsqcl2 11197 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( x  e.  ZZ  ->  (
x ^ 2 )  e.  NN0 )
1716ad2antrr 706 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( x ^ 2 )  e. 
NN0 )
1817nn0red 10035 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( x ^ 2 )  e.  RR )
1917nn0ge0d 10037 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  0  <_  ( x ^ 2 ) )
20 zsqcl2 11197 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( y  e.  ZZ  ->  (
y ^ 2 )  e.  NN0 )
2120ad2antlr 707 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( y ^ 2 )  e. 
NN0 )
2221nn0red 10035 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( y ^ 2 )  e.  RR )
2321nn0ge0d 10037 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  0  <_  ( y ^ 2 ) )
24 add20 9302 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( ( x ^
2 )  e.  RR  /\  0  <_  ( x ^ 2 ) )  /\  ( ( y ^ 2 )  e.  RR  /\  0  <_ 
( y ^ 2 ) ) )  -> 
( ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0  <-> 
( ( x ^
2 )  =  0  /\  ( y ^
2 )  =  0 ) ) )
2518, 19, 22, 23, 24syl22anc 1183 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0  <->  ( (
x ^ 2 )  =  0  /\  (
y ^ 2 )  =  0 ) ) )
26 zcn 10045 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  ZZ  ->  x  e.  CC )
2726ad2antrr 706 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  x  e.  CC )
28 zcn 10045 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  ZZ  ->  y  e.  CC )
2928ad2antlr 707 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  y  e.  CC )
30 sqeq0 11184 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( x  e.  CC  ->  (
( x ^ 2 )  =  0  <->  x  =  0 ) )
31 sqeq0 11184 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( y  e.  CC  ->  (
( y ^ 2 )  =  0  <->  y  =  0 ) )
3230, 31bi2anan9 843 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  CC  /\  y  e.  CC )  ->  ( ( ( x ^ 2 )  =  0  /\  ( y ^ 2 )  =  0 )  <->  ( x  =  0  /\  y  =  0 ) ) )
3327, 29, 32syl2anc 642 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
( x ^ 2 )  =  0  /\  ( y ^ 2 )  =  0 )  <-> 
( x  =  0  /\  y  =  0 ) ) )
3425, 33bitrd 244 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0  <->  ( x  =  0  /\  y  =  0 ) ) )
3515, 34mtbird 292 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  -.  (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0 )
36 nn0addcl 10015 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( ( x ^ 2 )  e.  NN0  /\  ( y ^ 2 )  e.  NN0 )  ->  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) )  e.  NN0 )
3716, 20, 36syl2an 463 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) )  e.  NN0 )
3837adantr 451 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  e. 
NN0 )
39 elnn0 9983 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  e.  NN0  <->  ( ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  e.  NN  \/  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  =  0 ) )
4038, 39sylib 188 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  e.  NN  \/  (
( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0 ) )
4140ord 366 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( -.  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) )  e.  NN  ->  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  =  0 ) )
4235, 41mt3d 117 . . . . . . 7  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( (
x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  e.  NN )
43 eleq1 2356 . . . . . . 7  |-  ( z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  ->  (
z  e.  NN  <->  ( (
x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) )  e.  NN ) )
4442, 43syl5ibrcom 213 . . . . . 6  |-  ( ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  /\  ( x  gcd  y )  =  1 )  ->  ( z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^ 2 ) )  ->  z  e.  NN ) )
4544expimpd 586 . . . . 5  |-  ( ( x  e.  ZZ  /\  y  e.  ZZ )  ->  ( ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  z  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) )  ->  z  e.  NN ) )
4645rexlimivv 2685 . . . 4  |-  ( E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  ->  z  e.  NN )
47 elin 3371 . . . 4  |-  ( z  e.  ( S  i^i  NN )  <->  ( z  e.  S  /\  z  e.  NN ) )
487, 46, 47sylanbrc 645 . . 3  |-  ( E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  (
( x  gcd  y
)  =  1  /\  z  =  ( ( x ^ 2 )  +  ( y ^
2 ) ) )  ->  z  e.  ( S  i^i  NN ) )
4948abssi 3261 . 2  |-  { z  |  E. x  e.  ZZ  E. y  e.  ZZ  ( ( x  gcd  y )  =  1  /\  z  =  ( ( x ^
2 )  +  ( y ^ 2 ) ) ) }  C_  ( S  i^i  NN )
501, 49eqsstri 3221 1  |-  Y  C_  ( S  i^i  NN )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:   -. wn 3    <-> wb 176    \/ wo 357    /\ wa 358    = wceq 1632    e. wcel 1696   {cab 2282    =/= wne 2459   E.wrex 2557    i^i cin 3164    C_ wss 3165   class class class wbr 4039    e. cmpt 4093   ran crn 4706   ` cfv 5271  (class class class)co 5874   CCcc 8751   RRcr 8752   0cc0 8753   1c1 8754    + caddc 8756    <_ cle 8884   NNcn 9762   2c2 9811   NN0cn0 9981   ZZcz 10040   ^cexp 11120   abscabs 11735    gcd cgcd 12701   ZZ [ _i ]cgz 12992
This theorem is referenced by:  2sqlem8  20627  2sqlem9  20628
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1536  ax-5 1547  ax-17 1606  ax-9 1644  ax-8 1661  ax-13 1698  ax-14 1700  ax-6 1715  ax-7 1720  ax-11 1727  ax-12 1878  ax-ext 2277  ax-sep 4157  ax-nul 4165  ax-pow 4204  ax-pr 4230  ax-un 4528  ax-cnex 8809  ax-resscn 8810  ax-1cn 8811  ax-icn 8812  ax-addcl 8813  ax-addrcl 8814  ax-mulcl 8815  ax-mulrcl 8816  ax-mulcom 8817  ax-addass 8818  ax-mulass 8819  ax-distr 8820  ax-i2m1 8821  ax-1ne0 8822  ax-1rid 8823  ax-rnegex 8824  ax-rrecex 8825  ax-cnre 8826  ax-pre-lttri 8827  ax-pre-lttrn 8828  ax-pre-ltadd 8829  ax-pre-mulgt0 8830  ax-pre-sup 8831
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1532  df-nf 1535  df-sb 1639  df-eu 2160  df-mo 2161  df-clab 2283  df-cleq 2289  df-clel 2292  df-nfc 2421  df-ne 2461  df-nel 2462  df-ral 2561  df-rex 2562  df-reu 2563  df-rmo 2564  df-rab 2565  df-v 2803  df-sbc 3005  df-csb 3095  df-dif 3168  df-un 3170  df-in 3172  df-ss 3179  df-pss 3181  df-nul 3469  df-if 3579  df-pw 3640  df-sn 3659  df-pr 3660  df-tp 3661  df-op 3662  df-uni 3844  df-iun 3923  df-br 4040  df-opab 4094  df-mpt 4095  df-tr 4130  df-eprel 4321  df-id 4325  df-po 4330  df-so 4331  df-fr 4368  df-we 4370  df-ord 4411  df-on 4412  df-lim 4413  df-suc 4414  df-om 4673  df-xp 4711  df-rel 4712  df-cnv 4713  df-co 4714  df-dm 4715  df-rn 4716  df-res 4717  df-ima 4718  df-iota 5235  df-fun 5273  df-fn 5274  df-f 5275  df-f1 5276  df-fo 5277  df-f1o 5278  df-fv 5279  df-ov 5877  df-oprab 5878  df-mpt2 5879  df-2nd 6139  df-riota 6320  df-recs 6404  df-rdg 6439  df-er 6676  df-en 6880  df-dom 6881  df-sdom 6882  df-sup 7210  df-pnf 8885  df-mnf 8886  df-xr 8887  df-ltxr 8888  df-le 8889  df-sub 9055  df-neg 9056  df-div 9440  df-nn 9763  df-2 9820  df-3 9821  df-n0 9982  df-z 10041  df-uz 10247  df-rp 10371  df-seq 11063  df-exp 11121  df-cj 11600  df-re 11601  df-im 11602  df-sqr 11736  df-abs 11737  df-dvds 12548  df-gcd 12702  df-gz 12993
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