Metamath Proof Explorer


Theorem posbezout

Description: Bezout's identity restricted on positive integers in all but one variable. (Contributed by metakunt, 26-Apr-2025)

Ref Expression
Assertion posbezout A B x y A gcd B = A x + B y

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 oveq2 x = w + B w w + z z + 2 A x = A w + B w w + z z + 2
2 1 oveq1d x = w + B w w + z z + 2 A x + B y = A w + B w w + z z + 2 + B y
3 2 eqeq2d x = w + B w w + z z + 2 A gcd B = A x + B y A gcd B = A w + B w w + z z + 2 + B y
4 oveq2 y = z A w w + z z + 2 B y = B z A w w + z z + 2
5 4 oveq2d y = z A w w + z z + 2 A w + B w w + z z + 2 + B y = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
6 5 eqeq2d y = z A w w + z z + 2 A gcd B = A w + B w w + z z + 2 + B y A gcd B = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
7 simplr A B w z w
8 simpllr A B w z B
9 8 nnzd A B w z B
10 7 7 zmulcld A B w z w w
11 simpr A B w z z
12 11 11 zmulcld A B w z z z
13 10 12 zaddcld A B w z w w + z z
14 2z 2
15 14 a1i A B w z 2
16 13 15 zaddcld A B w z w w + z z + 2
17 9 16 zmulcld A B w z B w w + z z + 2
18 7 17 zaddcld A B w z w + B w w + z z + 2
19 7 zred A B w z w
20 19 renegcld A B w z w
21 20 adantr A B w z 0 w w
22 0red A B w z 0 w 0
23 17 zred A B w z B w w + z z + 2
24 23 adantr A B w z 0 w B w w + z z + 2
25 df-neg w = 0 w
26 25 a1i A B w z 0 w w = 0 w
27 19 adantr A B w z 0 w w
28 22 leidd A B w z 0 w 0 0
29 simpr A B w z 0 w 0 w
30 22 27 28 29 addge0d A B w z 0 w 0 0 + w
31 22 27 22 lesubaddd A B w z 0 w 0 w 0 0 0 + w
32 30 31 mpbird A B w z 0 w 0 w 0
33 26 32 eqbrtrd A B w z 0 w w 0
34 8 nnred A B w z B
35 16 zred A B w z w w + z z + 2
36 8 nngt0d A B w z 0 < B
37 0red A B w z 0
38 2re 2
39 38 a1i A B w z 2
40 37 39 readdcld A B w z 0 + 2
41 2pos 0 < 2
42 eqid 2 = 2
43 2cn 2
44 43 addlidi 0 + 2 = 2
45 42 44 eqtr4i 2 = 0 + 2
46 41 45 breqtri 0 < 0 + 2
47 46 a1i A B w z 0 < 0 + 2
48 13 zred A B w z w w + z z
49 19 19 remulcld A B w z w w
50 12 zred A B w z z z
51 19 msqge0d A B w z 0 w w
52 11 zred A B w z z
53 52 msqge0d A B w z 0 z z
54 49 50 51 53 addge0d A B w z 0 w w + z z
55 39 leidd A B w z 2 2
56 37 39 48 39 54 55 le2addd A B w z 0 + 2 w w + z z + 2
57 37 40 35 47 56 ltletrd A B w z 0 < w w + z z + 2
58 34 35 36 57 mulgt0d A B w z 0 < B w w + z z + 2
59 58 adantr A B w z 0 w 0 < B w w + z z + 2
60 21 22 24 33 59 lelttrd A B w z 0 w w < B w w + z z + 2
61 25 a1i A B w z w < 0 w = 0 w
62 37 adantr A B w z w < 0 0
63 34 adantr A B w z w < 0 B
64 52 adantr A B w z w < 0 z
65 64 64 remulcld A B w z w < 0 z z
66 63 65 remulcld A B w z w < 0 B z z
67 19 adantr A B w z w < 0 w
68 67 67 remulcld A B w z w < 0 w w
69 38 a1i A B w z w < 0 2
70 68 69 readdcld A B w z w < 0 w w + 2
71 63 70 remulcld A B w z w < 0 B w w + 2
72 71 67 readdcld A B w z w < 0 B w w + 2 + w
73 66 72 readdcld A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w
74 8 adantr A B w z w < 0 B
75 74 nnnn0d A B w z w < 0 B 0
76 75 nn0ge0d A B w z w < 0 0 B
77 64 msqge0d A B w z w < 0 0 z z
78 63 65 76 77 mulge0d A B w z w < 0 0 B z z
79 63 recnd A B w z w < 0 B
80 64 recnd A B w z w < 0 z
81 80 80 mulcld A B w z w < 0 z z
82 79 81 mulcld A B w z w < 0 B z z
83 82 subidd A B w z w < 0 B z z B z z = 0
84 1red A B w z w < 0 1
85 84 70 remulcld A B w z w < 0 1 w w + 2
86 85 67 readdcld A B w z w < 0 1 w w + 2 + w
87 20 adantr A B w z 1 w w
88 19 adantr A B w z 1 w w
89 88 88 remulcld A B w z 1 w w w
90 38 a1i A B w z 1 w 2
91 89 90 readdcld A B w z 1 w w w + 2
92 37 adantr A B w z 1 w 0
93 87 87 remulcld A B w z 1 w w w
94 93 90 readdcld A B w z 1 w w w + 2
95 1red A B w z 1
96 95 adantr A B w z 1 w 1
97 0le1 0 1
98 97 a1i A B w z 1 w 0 1
99 simpr A B w z 1 w 1 w
100 92 96 87 98 99 letrd A B w z 1 w 0 w
101 87 87 100 99 lemulge11d A B w z 1 w w w w
102 93 92 readdcld A B w z 1 w w w + 0
103 93 leidd A B w z 1 w w w w w
104 88 recnd A B w z 1 w w
105 104 negcld A B w z 1 w w
106 105 105 mulcld A B w z 1 w w w
107 106 addridd A B w z 1 w w w + 0 = w w
108 107 eqcomd A B w z 1 w w w = w w + 0
109 103 108 breqtrd A B w z 1 w w w w w + 0
110 41 a1i A B w z 1 w 0 < 2
111 92 90 93 110 ltadd2dd A B w z 1 w w w + 0 < w w + 2
112 93 102 94 109 111 lelttrd A B w z 1 w w w < w w + 2
113 87 93 94 101 112 lelttrd A B w z 1 w w < w w + 2
114 104 104 mul2negd A B w z 1 w w w = w w
115 114 oveq1d A B w z 1 w w w + 2 = w w + 2
116 113 115 breqtrd A B w z 1 w w < w w + 2
117 91 recnd A B w z 1 w w w + 2
118 117 subid1d A B w z 1 w w w + 2 - 0 = w w + 2
119 118 eqcomd A B w z 1 w w w + 2 = w w + 2 - 0
120 116 119 breqtrd A B w z 1 w w < w w + 2 - 0
121 87 91 92 120 ltsub13d A B w z 1 w 0 < w w + 2 - w
122 7 adantr A B w z 1 w w
123 122 zcnd A B w z 1 w w
124 123 123 mulcld A B w z 1 w w w
125 2cnd A B w z 1 w 2
126 124 125 addcld A B w z 1 w w w + 2
127 126 123 subnegd A B w z 1 w w w + 2 - w = w w + 2 + w
128 121 127 breqtrd A B w z 1 w 0 < w w + 2 + w
129 128 ex A B w z 1 w 0 < w w + 2 + w
130 0zd A B w z 0
131 7 130 zltlem1d A B w z w < 0 w 0 1
132 df-neg 1 = 0 1
133 132 eqcomi 0 1 = 1
134 133 a1i A B w z 0 1 = 1
135 134 breq2d A B w z w 0 1 w 1
136 131 135 bitrd A B w z w < 0 w 1
137 95 renegcld A B w z 1
138 19 137 lenegd A B w z w 1 -1 w
139 136 138 bitrd A B w z w < 0 -1 w
140 1cnd A B w z 1
141 140 negnegd A B w z -1 = 1
142 141 breq1d A B w z -1 w 1 w
143 139 142 bitrd A B w z w < 0 1 w
144 143 biimpd A B w z w < 0 1 w
145 144 imim1d A B w z 1 w 0 < w w + 2 + w w < 0 0 < w w + 2 + w
146 129 145 mpd A B w z w < 0 0 < w w + 2 + w
147 146 imp A B w z w < 0 0 < w w + 2 + w
148 70 recnd A B w z w < 0 w w + 2
149 148 mullidd A B w z w < 0 1 w w + 2 = w w + 2
150 149 eqcomd A B w z w < 0 w w + 2 = 1 w w + 2
151 150 oveq1d A B w z w < 0 w w + 2 + w = 1 w w + 2 + w
152 147 151 breqtrd A B w z w < 0 0 < 1 w w + 2 + w
153 40 adantr A B w z w < 0 0 + 2
154 62 leidd A B w z w < 0 0 0
155 0le2 0 2
156 155 a1i A B w z w < 0 0 2
157 62 69 154 156 addge0d A B w z w < 0 0 0 + 2
158 51 adantr A B w z w < 0 0 w w
159 62 68 69 158 leadd1dd A B w z w < 0 0 + 2 w w + 2
160 62 153 70 157 159 letrd A B w z w < 0 0 w w + 2
161 74 nnge1d A B w z w < 0 1 B
162 84 63 70 160 161 lemul1ad A B w z w < 0 1 w w + 2 B w w + 2
163 85 71 67 162 leadd1dd A B w z w < 0 1 w w + 2 + w B w w + 2 + w
164 62 86 72 152 163 ltletrd A B w z w < 0 0 < B w w + 2 + w
165 83 164 eqbrtrd A B w z w < 0 B z z B z z < B w w + 2 + w
166 66 66 72 ltsubadd2d A B w z w < 0 B z z B z z < B w w + 2 + w B z z < B z z + B w w + 2 + w
167 165 166 mpbid A B w z w < 0 B z z < B z z + B w w + 2 + w
168 62 66 73 78 167 lelttrd A B w z w < 0 0 < B z z + B w w + 2 + w
169 74 nncnd A B w z w < 0 B
170 11 adantr A B w z w < 0 z
171 170 zcnd A B w z w < 0 z
172 171 171 mulcld A B w z w < 0 z z
173 169 172 mulcld A B w z w < 0 B z z
174 67 recnd A B w z w < 0 w
175 174 174 mulcld A B w z w < 0 w w
176 2cnd A B w z w < 0 2
177 175 176 addcld A B w z w < 0 w w + 2
178 169 177 mulcld A B w z w < 0 B w w + 2
179 173 178 174 addassd A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w = B z z + B w w + 2 + w
180 179 eqcomd A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w = B z z + B w w + 2 + w
181 169 172 177 adddid A B w z w < 0 B z z + w w + 2 = B z z + B w w + 2
182 181 eqcomd A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 = B z z + w w + 2
183 182 oveq1d A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w = B z z + w w + 2 + w
184 180 183 eqtrd A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w = B z z + w w + 2 + w
185 43 a1i A B w z w < 0 2
186 172 175 185 addassd A B w z w < 0 z z + w w + 2 = z z + w w + 2
187 186 eqcomd A B w z w < 0 z z + w w + 2 = z z + w w + 2
188 172 175 addcomd A B w z w < 0 z z + w w = w w + z z
189 188 oveq1d A B w z w < 0 z z + w w + 2 = w w + z z + 2
190 187 189 eqtrd A B w z w < 0 z z + w w + 2 = w w + z z + 2
191 190 oveq2d A B w z w < 0 B z z + w w + 2 = B w w + z z + 2
192 191 oveq1d A B w z w < 0 B z z + w w + 2 + w = B w w + z z + 2 + w
193 184 192 eqtrd A B w z w < 0 B z z + B w w + 2 + w = B w w + z z + 2 + w
194 168 193 breqtrd A B w z w < 0 0 < B w w + z z + 2 + w
195 23 adantr A B w z w < 0 B w w + z z + 2
196 62 67 195 ltsubaddd A B w z w < 0 0 w < B w w + z z + 2 0 < B w w + z z + 2 + w
197 194 196 mpbird A B w z w < 0 0 w < B w w + z z + 2
198 61 197 eqbrtrd A B w z w < 0 w < B w w + z z + 2
199 198 ex A B w z w < 0 w < B w w + z z + 2
200 19 37 ltnled A B w z w < 0 ¬ 0 w
201 200 bicomd A B w z ¬ 0 w w < 0
202 201 biimpd A B w z ¬ 0 w w < 0
203 202 imim1d A B w z w < 0 w < B w w + z z + 2 ¬ 0 w w < B w w + z z + 2
204 199 203 mpd A B w z ¬ 0 w w < B w w + z z + 2
205 204 imp A B w z ¬ 0 w w < B w w + z z + 2
206 60 205 pm2.61dan A B w z w < B w w + z z + 2
207 20 23 posdifd A B w z w < B w w + z z + 2 0 < B w w + z z + 2 w
208 206 207 mpbid A B w z 0 < B w w + z z + 2 w
209 17 zcnd A B w z B w w + z z + 2
210 7 zcnd A B w z w
211 209 210 subnegd A B w z B w w + z z + 2 w = B w w + z z + 2 + w
212 209 210 addcomd A B w z B w w + z z + 2 + w = w + B w w + z z + 2
213 211 212 eqtrd A B w z B w w + z z + 2 w = w + B w w + z z + 2
214 208 213 breqtrd A B w z 0 < w + B w w + z z + 2
215 18 214 jca A B w z w + B w w + z z + 2 0 < w + B w w + z z + 2
216 elnnz w + B w w + z z + 2 w + B w w + z z + 2 0 < w + B w w + z z + 2
217 215 216 sylibr A B w z w + B w w + z z + 2
218 217 adantr A B w z A gcd B = A w + B z w + B w w + z z + 2
219 simplr A B w z A gcd B = A w + B z z
220 simp-4l A B w z A gcd B = A w + B z A
221 220 nnzd A B w z A gcd B = A w + B z A
222 simpllr A B w z A gcd B = A w + B z w
223 222 222 zmulcld A B w z A gcd B = A w + B z w w
224 219 219 zmulcld A B w z A gcd B = A w + B z z z
225 223 224 zaddcld A B w z A gcd B = A w + B z w w + z z
226 14 a1i A B w z A gcd B = A w + B z 2
227 225 226 zaddcld A B w z A gcd B = A w + B z w w + z z + 2
228 221 227 zmulcld A B w z A gcd B = A w + B z A w w + z z + 2
229 219 228 zsubcld A B w z A gcd B = A w + B z z A w w + z z + 2
230 simpr A B w z A gcd B = A w + B z A gcd B = A w + B z
231 simplll A B w z A
232 231 nncnd A B w z A
233 232 210 mulcld A B w z A w
234 8 nncnd A B w z B
235 210 210 mulcld A B w z w w
236 11 zcnd A B w z z
237 236 236 mulcld A B w z z z
238 235 237 addcld A B w z w w + z z
239 2cnd A B w z 2
240 238 239 addcld A B w z w w + z z + 2
241 234 240 mulcld A B w z B w w + z z + 2
242 232 241 mulcld A B w z A B w w + z z + 2
243 234 236 mulcld A B w z B z
244 233 242 243 ppncand A B w z A w + A B w w + z z + 2 + B z A B w w + z z + 2 = A w + B z
245 eqidd A B w z A w + B z = A w + B z
246 244 245 eqtr2d A B w z A w + B z = A w + A B w w + z z + 2 + B z A B w w + z z + 2
247 16 zcnd A B w z w w + z z + 2
248 232 234 247 mul12d A B w z A B w w + z z + 2 = B A w w + z z + 2
249 248 oveq2d A B w z B z A B w w + z z + 2 = B z B A w w + z z + 2
250 249 oveq2d A B w z A w + A B w w + z z + 2 + B z A B w w + z z + 2 = A w + A B w w + z z + 2 + B z B A w w + z z + 2
251 246 250 eqtrd A B w z A w + B z = A w + A B w w + z z + 2 + B z B A w w + z z + 2
252 232 210 209 adddid A B w z A w + B w w + z z + 2 = A w + A B w w + z z + 2
253 252 eqcomd A B w z A w + A B w w + z z + 2 = A w + B w w + z z + 2
254 232 240 mulcld A B w z A w w + z z + 2
255 234 236 254 subdid A B w z B z A w w + z z + 2 = B z B A w w + z z + 2
256 255 eqcomd A B w z B z B A w w + z z + 2 = B z A w w + z z + 2
257 253 256 oveq12d A B w z A w + A B w w + z z + 2 + B z B A w w + z z + 2 = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
258 251 257 eqtrd A B w z A w + B z = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
259 258 adantr A B w z A gcd B = A w + B z A w + B z = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
260 230 259 eqtrd A B w z A gcd B = A w + B z A gcd B = A w + B w w + z z + 2 + B z A w w + z z + 2
261 3 6 218 229 260 2rspcedvdw A B w z A gcd B = A w + B z x y A gcd B = A x + B y
262 nnz A A
263 262 adantr A B A
264 nnz B B
265 264 adantl A B B
266 263 265 jca A B A B
267 bezout A B w z A gcd B = A w + B z
268 266 267 syl A B w z A gcd B = A w + B z
269 261 268 r19.29vva A B x y A gcd B = A x + B y