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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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∥ A Y rm M ↔ N ⁢ A Y rm N ∥ M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A ∈ ℤ ≥ 2
2 nnz ⊢ N ∈ ℕ → N ∈ ℤ
3 2 3ad2ant3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ∈ ℤ
4 frmy ⊢ Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
5 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A Y rm N ∈ ℤ
6 1 3 5 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ∈ ℤ
7 6 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ∈ ℂ
8 7 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ∈ ℂ
9 8 sqvald ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ → A Y rm N 2 ∈ ℤ
11 6 10 syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∈ ℤ
12 11 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N 2 ∈ ℤ
13 frmx ⊢ X rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℕ 0
14 13 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℕ 0
15 1 3 14 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N ∈ ℕ 0
16 15 nn0zd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N ∈ ℤ
17 16 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A X rm N ∈ ℤ
18 7 sqvald ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 = A Y rm N ⁢ A Y rm N
19 18 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N 2 ∥ A Y rm M
21 19 20 eqbrtrrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℕ → M ∈ ℤ
23 22 3ad2ant2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → M ∈ ℤ
24 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℤ
25 1 23 24 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm M ∈ ℤ
26 muldvds1 ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ → 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ∥ A Y rm M
30 simpl1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A ∈ ℤ ≥ 2
31 3 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ∈ ℤ
32 23 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M ∈ ℤ
33 jm2.19 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → N ∥ M ↔ A Y rm N ∥ A Y rm M
34 30 31 32 33 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ∥ M
36 simpl2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M ∈ ℕ
37 simpl3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ∈ ℕ
38 nndivdvds ⊢ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ∥ M ↔ M N ∈ ℕ
39 36 37 38 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ∥ M ↔ M N ∈ ℕ
40 35 39 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ∈ ℕ
41 nnm1nn0 ⊢ M N ∈ ℕ → M N − 1 ∈ ℕ 0
42 40 41 syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N − 1 ∈ ℕ 0
43 zexpcl ⊢ A X rm N ∈ ℤ ∧ M N − 1 ∈ ℕ 0 → A X rm N M N − 1 ∈ ℤ
44 17 42 43 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A X rm N M N − 1 ∈ ℤ
45 40 nnzd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ∈ ℤ
46 6 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ∈ ℤ
47 45 46 zmulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
48 25 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm M ∈ ℤ
49 nncn ⊢ M ∈ ℕ → M ∈ ℂ
50 49 3ad2ant2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → M ∈ ℂ
51 nncn ⊢ N ∈ ℕ → N ∈ ℂ
52 51 3ad2ant3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ∈ ℂ
53 nnne0 ⊢ N ∈ ℕ → N ≠ 0
54 53 3ad2ant3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ≠ 0
55 50 52 54 divcan2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ⁢ M N = M
56 55 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ⁢ M N = A Y rm M
57 56 25 eqeltrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ⁢ M N ∈ ℤ
58 57 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ⁢ M N ∈ ℤ
59 44 46 zmulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A X rm N M N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
60 45 59 zmulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ⁢ A X rm N M N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
61 58 60 zsubcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ
62 3nn0 ⊢ 3 ∈ ℕ 0
63 62 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 3 ∈ ℕ 0
64 zexpcl ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 3 ∈ ℕ 0 → A Y rm N 3 ∈ ℤ
65 6 63 64 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 3 ∈ ℤ
66 65 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N 3 ∈ ℤ
67 2nn0 ⊢ 2 ∈ ℕ 0
68 67 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 2 ∈ ℕ 0
69 3z ⊢ 3 ∈ ℤ
70 2le3 ⊢ 2 ≤ 3
71 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
72 71 eluz1i ⊢ 3 ∈ ℤ ≥ 2 ↔ 3 ∈ ℤ ∧ 2 ≤ 3
73 69 70 72 mpbir2an ⊢ 3 ∈ ℤ ≥ 2
74 73 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 3 ∈ ℤ ≥ 2
75 dvdsexp ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ 0 ∧ 3 ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm N 2 ∥ A Y rm N 3
76 6 68 74 75 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∥ A Y rm N 3
77 76 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N 2 ∥ A Y rm N 3
78 jm2.23 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ M N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ ∧ A Y rm N ⁢ M N − M N ⁢ A X rm N M N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ → 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 ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ ∧ A Y rm N ⁢ M N − M N ⁢ A X rm N M N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ⁢ M N = M
85 84 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ⁢ M N = A Y rm M
86 85 oveq1d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm M ∈ ℂ
89 88 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm M ∈ ℂ
90 60 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ⁢ A X rm N M N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℂ
91 89 90 nncand ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → M N ∈ ℂ
93 44 zcnd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A X rm N M N − 1 ∈ ℂ
94 92 93 8 mul12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N gcd A X rm N = A X rm N gcd A Y rm N
99 jm2.19lem1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N gcd A Y rm N = 1
100 1 3 99 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N gcd A Y rm N = 1
101 98 100 eqtrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N gcd A X rm N = 1
102 101 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N gcd A X rm N = 1
103 67 a1i ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → 2 ∈ ℕ 0
104 rpexp12i ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ A X rm N ∈ ℤ ∧ 2 ∈ ℕ 0 ∧ M N − 1 ∈ ℕ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ∧ A X rm N M N − 1 ∈ ℤ ∧ M N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ → 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 ∈ ℤ ∧ A X rm N M N − 1 ∈ ℤ ∧ M N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 → A Y rm 0 = 0
112 111 3ad2ant1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm 0 = 0
113 nngt0 ⊢ N ∈ ℕ → 0 < N
114 113 3ad2ant3 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 0 < N
115 0zd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 0 ∈ ℤ
116 ltrmy ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ 0 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → 0 < N ↔ A Y rm 0 < A Y rm N
117 1 115 3 116 syl3anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 0 < N ↔ A Y rm 0 < A Y rm N
118 114 117 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm 0 < A Y rm N
119 112 118 eqbrtrrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → 0 < A Y rm N
120 elnnz ⊢ A Y rm N ∈ ℕ ↔ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 0 < A Y rm N
121 6 119 120 sylanbrc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ∈ ℕ
122 nnne0 ⊢ A Y rm N ∈ ℕ → A Y rm N ≠ 0
123 121 122 syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ≠ 0
124 123 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ≠ 0
125 dvdsmulcr ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ M N ∈ ℤ ∧ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → A Y rm N ∥ M N
128 54 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ≠ 0
129 dvdscmulr ⊢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ M N ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ N ≠ 0 → N ⁢ A Y rm N ∥ N ⁢ M N ↔ A Y rm N ∥ M N
130 46 45 31 128 129 syl112anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ⁢ A Y rm N ∥ N ⁢ M N
132 131 84 breqtrd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ A Y rm N 2 ∥ A Y rm M → N ⁢ A Y rm N ∥ M
133 11 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A Y rm N 2 ∈ ℤ
134 3 6 zmulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
135 4 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ → A Y rm N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
136 1 134 135 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
137 136 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A Y rm N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
138 25 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A Y rm M ∈ ℤ
139 nnm1nn0 ⊢ A Y rm N ∈ ℕ → A Y rm N − 1 ∈ ℕ 0
140 121 139 syl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N − 1 ∈ ℕ 0
141 zexpcl ⊢ A X rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm N − 1 ∈ ℕ 0 → A X rm N A Y rm N − 1 ∈ ℤ
142 16 140 141 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N A Y rm N − 1 ∈ ℤ
143 dvdsmul2 ⊢ A X rm N A Y rm N − 1 ∈ ℤ ∧ A Y rm N 2 ∈ ℤ → 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∥ A X rm N A Y rm N − 1 ⁢ A Y rm N 2
145 18 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N A Y rm N − 1 ∈ ℂ
147 146 7 7 mul12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A X rm N A Y rm N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
151 6 150 zmulcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N ⁢ A X rm N A Y rm N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
152 136 151 zsubcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ
153 jm2.23 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ A Y rm N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ∧ A Y rm N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm N ⁢ A X rm N A Y rm N − 1 ⁢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∥ A Y rm N ⁢ A Y rm N
159 158 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A Y rm N 2 ∥ A Y rm N ⁢ A Y rm N
160 simpr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → N ⁢ A Y rm N ∥ M
161 simpl1 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A ∈ ℤ ≥ 2
162 134 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ
163 23 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → M ∈ ℤ
164 jm2.19 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ⁢ A Y rm N ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ 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 ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ ∧ N ⁢ A Y rm N ∥ M → A Y rm N 2 ∥ A Y rm M
168 132 167 impbida ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℕ ∧ N ∈ ℕ → A Y rm N 2 ∥ A Y rm M ↔ N ⁢ A Y rm N ∥ M