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Theorem jm2.26a

Description: Lemma for jm2.26 . Reverse direction is required to prove forward direction, so do it separately. Induction on difference between K and M, together with the addition formula fact that adding 2N only inverts sign. (Contributed by Stefan O'Rear, 2-Oct-2014)

Ref Expression
Assertion jm2.26a ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − M ∨ 2 ⋅ N ∥ K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
2 simplr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → N ∈ ℤ
3 zmulcl ⊢ 2 ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∈ ℤ
4 1 2 3 sylancr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∈ ℤ
5 zsubcl ⊢ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → K − M ∈ ℤ
6 5 adantl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → K − M ∈ ℤ
7 divides ⊢ 2 ⋅ N ∈ ℤ ∧ K − M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − M ↔ ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M
8 4 6 7 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − M ↔ ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M
9 simplll ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A ∈ ℤ ≥ 2
10 simplrr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → M ∈ ℤ
11 simpllr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → N ∈ ℤ
12 simpr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → a ∈ ℤ
13 jm2.25 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm M
14 9 10 11 12 13 syl121anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm M
15 14 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm M
16 oveq2 ⊢ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → M + a ⁢ 2 ⋅ N = M + K - M
17 16 oveq2d ⊢ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N = A Y rm M + K - M
18 zcn ⊢ M ∈ ℤ → M ∈ ℂ
19 zcn ⊢ K ∈ ℤ → K ∈ ℂ
20 pncan3 ⊢ M ∈ ℂ ∧ K ∈ ℂ → M + K - M = K
21 18 19 20 syl2anr ⊢ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → M + K - M = K
22 21 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → M + K - M = K
23 22 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A Y rm M + K - M = A Y rm K
24 17 23 sylan9eqr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N = A Y rm K
25 eqidd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A Y rm M = A Y rm M
26 24 25 acongeq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm M ↔ A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
27 15 26 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
28 27 rexlimdva2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
29 8 28 sylbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
30 simprl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → K ∈ ℤ
31 znegcl ⊢ M ∈ ℤ → − M ∈ ℤ
32 31 ad2antll ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → − M ∈ ℤ
33 30 32 zsubcld ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → K − -M ∈ ℤ
34 divides ⊢ 2 ⋅ N ∈ ℤ ∧ K − -M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − -M ↔ ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M
35 4 33 34 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − -M ↔ ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M
36 frmx ⊢ X rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℕ 0
37 36 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℕ 0
38 37 nn0zd ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℤ
39 9 11 38 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℤ
40 simplrl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → K ∈ ℤ
41 frmy ⊢ Y rm : ℤ ≥ 2 × ℤ ⟶ ℤ
42 41 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ K ∈ ℤ → A Y rm K ∈ ℤ
43 9 40 42 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A Y rm K ∈ ℤ
44 41 fovcl ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℤ
45 9 10 44 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A Y rm M ∈ ℤ
46 39 43 45 3jca ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm K ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ
47 46 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm K ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ
48 32 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → − M ∈ ℤ
49 jm2.25 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ − M ∈ ℤ ∧ N ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm -M ∨ A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm -M
50 9 48 11 12 49 syl121anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm -M ∨ A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm -M
51 50 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm -M ∨ A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm -M
52 oveq2 ⊢ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → - M + a ⁢ 2 ⋅ N = -M + K - -M
53 52 oveq2d ⊢ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N = A Y rm -M + K - -M
54 18 negcld ⊢ M ∈ ℤ → − M ∈ ℂ
55 pncan3 ⊢ − M ∈ ℂ ∧ K ∈ ℂ → -M + K - -M = K
56 54 19 55 syl2anr ⊢ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → -M + K - -M = K
57 56 ad2antlr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → -M + K - -M = K
58 57 oveq2d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A Y rm -M + K - -M = A Y rm K
59 53 58 sylan9eqr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N = A Y rm K
60 rmyneg ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ M ∈ ℤ → A Y rm -M = − A Y rm M
61 9 10 60 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ → A Y rm -M = − A Y rm M
62 61 adantr ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A Y rm -M = − A Y rm M
63 59 62 acongeq12d ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − A Y rm -M ∨ A X rm N ∥ A Y rm - M + a ⁢ 2 ⋅ N − − A Y rm -M ↔ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − − A Y rm M
64 51 63 mpbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − − A Y rm M
65 acongneg2 ⊢ A X rm N ∈ ℤ ∧ A Y rm K ∈ ℤ ∧ A Y rm M ∈ ℤ ∧ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − − A Y rm M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
66 47 64 65 syl2anc ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ ∧ a ∈ ℤ ∧ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
67 66 rexlimdva2 ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → ∃ a ∈ ℤ a ⁢ 2 ⋅ N = K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
68 35 67 sylbid ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M
69 29 68 jaod ⊢ A ∈ ℤ ≥ 2 ∧ N ∈ ℤ ∧ K ∈ ℤ ∧ M ∈ ℤ → 2 ⋅ N ∥ K − M ∨ 2 ⋅ N ∥ K − -M → A X rm N ∥ A Y rm K − A Y rm M ∨ A X rm N ∥ A Y rm K − − A Y rm M