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Theorem jm2.20nn

Description: Lemma 2.20 of JonesMatijasevic p. 696, the "first step down lemma". (Contributed by Stefan O'Rear, 27-Sep-2014)

Ref Expression
Assertion jm2.20nn A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N A Y rm N M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 A 2 M N A 2
2 nnz N N
3 2 3ad2ant3 A 2 M N N
4 frmy Y rm : 2 ×
5 4 fovcl A 2 N A Y rm N
6 1 3 5 syl2anc A 2 M N A Y rm N
7 6 zcnd A 2 M N A Y rm N
8 7 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N
9 8 sqvald A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 = A Y rm N A Y rm N
10 zsqcl A Y rm N A Y rm N 2
11 6 10 syl A 2 M N A Y rm N 2
12 11 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2
13 frmx X rm : 2 × 0
14 13 fovcl A 2 N A X rm N 0
15 1 3 14 syl2anc A 2 M N A X rm N 0
16 15 nn0zd A 2 M N A X rm N
17 16 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A X rm N
18 7 sqvald A 2 M N A Y rm N 2 = A Y rm N A Y rm N
19 18 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 = A Y rm N A Y rm N
20 simpr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm M
21 19 20 eqbrtrrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N A Y rm N A Y rm M
22 nnz M M
23 22 3ad2ant2 A 2 M N M
24 4 fovcl A 2 M A Y rm M
25 1 23 24 syl2anc A 2 M N A Y rm M
26 muldvds1 A Y rm N A Y rm N A Y rm M A Y rm N A Y rm N A Y rm M A Y rm N A Y rm M
27 6 6 25 26 syl3anc A 2 M N A Y rm N A Y rm N A Y rm M A Y rm N A Y rm M
28 27 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N A Y rm N A Y rm M A Y rm N A Y rm M
29 21 28 mpd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N A Y rm M
30 simpl1 A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A 2
31 3 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N
32 23 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M
33 jm2.19 A 2 N M N M A Y rm N A Y rm M
34 30 31 32 33 syl3anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N M A Y rm N A Y rm M
35 29 34 mpbird A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N M
36 simpl2 A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M
37 simpl3 A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N
38 nndivdvds M N N M M N
39 36 37 38 syl2anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N M M N
40 35 39 mpbid A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N
41 nnm1nn0 M N M N 1 0
42 40 41 syl A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N 1 0
43 zexpcl A X rm N M N 1 0 A X rm N M N 1
44 17 42 43 syl2anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A X rm N M N 1
45 40 nnzd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N
46 6 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N
47 45 46 zmulcld A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N A Y rm N
48 25 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M
49 nncn M M
50 49 3ad2ant2 A 2 M N M
51 nncn N N
52 51 3ad2ant3 A 2 M N N
53 nnne0 N N 0
54 53 3ad2ant3 A 2 M N N 0
55 50 52 54 divcan2d A 2 M N N M N = M
56 55 oveq2d A 2 M N A Y rm N M N = A Y rm M
57 56 25 eqeltrd A 2 M N A Y rm N M N
58 57 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N
59 44 46 zmulcld A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A X rm N M N 1 A Y rm N
60 45 59 zmulcld A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N
61 58 60 zsubcld A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
62 3nn0 3 0
63 62 a1i A 2 M N 3 0
64 zexpcl A Y rm N 3 0 A Y rm N 3
65 6 63 64 syl2anc A 2 M N A Y rm N 3
66 65 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 3
67 2nn0 2 0
68 67 a1i A 2 M N 2 0
69 3z 3
70 2le3 2 3
71 2z 2
72 71 eluz1i 3 2 3 2 3
73 69 70 72 mpbir2an 3 2
74 73 a1i A 2 M N 3 2
75 dvdsexp A Y rm N 2 0 3 2 A Y rm N 2 A Y rm N 3
76 6 68 74 75 syl3anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm N 3
77 76 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm N 3
78 jm2.23 A 2 N M N A Y rm N 3 A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
79 30 31 40 78 syl3anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 3 A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
80 12 66 61 77 79 dvdstrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
81 dvds2sub A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
82 81 imp A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
83 12 48 61 20 80 82 syl32anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N
84 55 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N M N = M
85 84 oveq2d A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N = A Y rm M
86 85 oveq1d A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N = A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N
87 86 oveq2d A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N = A Y rm M A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N
88 25 zcnd A 2 M N A Y rm M
89 88 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M
90 60 zcnd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N
91 89 90 nncand A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N = M N A X rm N M N 1 A Y rm N
92 45 zcnd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N
93 44 zcnd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A X rm N M N 1
94 92 93 8 mul12d A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N = A X rm N M N 1 M N A Y rm N
95 91 94 eqtrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M A Y rm M M N A X rm N M N 1 A Y rm N = A X rm N M N 1 M N A Y rm N
96 87 95 eqtrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm M A Y rm N M N M N A X rm N M N 1 A Y rm N = A X rm N M N 1 M N A Y rm N
97 83 96 breqtrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 A X rm N M N 1 M N A Y rm N
98 6 16 gcdcomd A 2 M N A Y rm N gcd A X rm N = A X rm N gcd A Y rm N
99 jm2.19lem1 A 2 N A X rm N gcd A Y rm N = 1
100 1 3 99 syl2anc A 2 M N A X rm N gcd A Y rm N = 1
101 98 100 eqtrd A 2 M N A Y rm N gcd A X rm N = 1
102 101 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N gcd A X rm N = 1
103 67 a1i A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M 2 0
104 rpexp12i A Y rm N A X rm N 2 0 M N 1 0 A Y rm N gcd A X rm N = 1 A Y rm N 2 gcd A X rm N M N 1 = 1
105 46 17 103 42 104 syl112anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N gcd A X rm N = 1 A Y rm N 2 gcd A X rm N M N 1 = 1
106 102 105 mpd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 gcd A X rm N M N 1 = 1
107 coprmdvds A Y rm N 2 A X rm N M N 1 M N A Y rm N A Y rm N 2 A X rm N M N 1 M N A Y rm N A Y rm N 2 gcd A X rm N M N 1 = 1 A Y rm N 2 M N A Y rm N
108 107 imp A Y rm N 2 A X rm N M N 1 M N A Y rm N A Y rm N 2 A X rm N M N 1 M N A Y rm N A Y rm N 2 gcd A X rm N M N 1 = 1 A Y rm N 2 M N A Y rm N
109 12 44 47 97 106 108 syl32anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 2 M N A Y rm N
110 9 109 eqbrtrrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N A Y rm N M N A Y rm N
111 rmy0 A 2 A Y rm 0 = 0
112 111 3ad2ant1 A 2 M N A Y rm 0 = 0
113 nngt0 N 0 < N
114 113 3ad2ant3 A 2 M N 0 < N
115 0zd A 2 M N 0
116 ltrmy A 2 0 N 0 < N A Y rm 0 < A Y rm N
117 1 115 3 116 syl3anc A 2 M N 0 < N A Y rm 0 < A Y rm N
118 114 117 mpbid A 2 M N A Y rm 0 < A Y rm N
119 112 118 eqbrtrrd A 2 M N 0 < A Y rm N
120 elnnz A Y rm N A Y rm N 0 < A Y rm N
121 6 119 120 sylanbrc A 2 M N A Y rm N
122 nnne0 A Y rm N A Y rm N 0
123 121 122 syl A 2 M N A Y rm N 0
124 123 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N 0
125 dvdsmulcr A Y rm N M N A Y rm N A Y rm N 0 A Y rm N A Y rm N M N A Y rm N A Y rm N M N
126 46 45 46 124 125 syl112anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N A Y rm N M N A Y rm N A Y rm N M N
127 110 126 mpbid A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M A Y rm N M N
128 54 adantr A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N 0
129 dvdscmulr A Y rm N M N N N 0 N A Y rm N N M N A Y rm N M N
130 46 45 31 128 129 syl112anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N A Y rm N N M N A Y rm N M N
131 127 130 mpbird A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N A Y rm N N M N
132 131 84 breqtrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N A Y rm N M
133 11 adantr A 2 M N N A Y rm N M A Y rm N 2
134 3 6 zmulcld A 2 M N N A Y rm N
135 4 fovcl A 2 N A Y rm N A Y rm N A Y rm N
136 1 134 135 syl2anc A 2 M N A Y rm N A Y rm N
137 136 adantr A 2 M N N A Y rm N M A Y rm N A Y rm N
138 25 adantr A 2 M N N A Y rm N M A Y rm M
139 nnm1nn0 A Y rm N A Y rm N 1 0
140 121 139 syl A 2 M N A Y rm N 1 0
141 zexpcl A X rm N A Y rm N 1 0 A X rm N A Y rm N 1
142 16 140 141 syl2anc A 2 M N A X rm N A Y rm N 1
143 dvdsmul2 A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N 2 A Y rm N 2 A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N 2
144 142 11 143 syl2anc A 2 M N A Y rm N 2 A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N 2
145 18 oveq2d A 2 M N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N 2 = A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N A Y rm N
146 142 zcnd A 2 M N A X rm N A Y rm N 1
147 146 7 7 mul12d A 2 M N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N A Y rm N = A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
148 145 147 eqtrd A 2 M N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N 2 = A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
149 144 148 breqtrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
150 142 6 zmulcld A 2 M N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
151 6 150 zmulcld A 2 M N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
152 136 151 zsubcld A 2 M N A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
153 jm2.23 A 2 N A Y rm N A Y rm N 3 A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
154 1 3 121 153 syl3anc A 2 M N A Y rm N 3 A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
155 11 65 152 76 154 dvdstrd A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
156 dvdssub2 A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
157 11 136 151 155 156 syl31anc A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N A Y rm N 2 A Y rm N A X rm N A Y rm N 1 A Y rm N
158 149 157 mpbird A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N
159 158 adantr A 2 M N N A Y rm N M A Y rm N 2 A Y rm N A Y rm N
160 simpr A 2 M N N A Y rm N M N A Y rm N M
161 simpl1 A 2 M N N A Y rm N M A 2
162 134 adantr A 2 M N N A Y rm N M N A Y rm N
163 23 adantr A 2 M N N A Y rm N M M
164 jm2.19 A 2 N A Y rm N M N A Y rm N M A Y rm N A Y rm N A Y rm M
165 161 162 163 164 syl3anc A 2 M N N A Y rm N M N A Y rm N M A Y rm N A Y rm N A Y rm M
166 160 165 mpbid A 2 M N N A Y rm N M A Y rm N A Y rm N A Y rm M
167 133 137 138 159 166 dvdstrd A 2 M N N A Y rm N M A Y rm N 2 A Y rm M
168 132 167 impbida A 2 M N A Y rm N 2 A Y rm M N A Y rm N M