Metamath Proof Explorer


Theorem flt4lem4

Description: If the product of two coprime factors is a perfect square, the factors are perfect squares. (Contributed by SN, 22-Aug-2024)

Ref Expression
Hypotheses flt4lem4.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„• )
flt4lem4.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„• )
flt4lem4.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„• )
flt4lem4.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 )
flt4lem4.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) )
Assertion flt4lem4 ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด = ( ( ๐ด gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) โˆง ๐ต = ( ( ๐ต gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 flt4lem4.a โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„• )
2 flt4lem4.b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„• )
3 flt4lem4.c โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„• )
4 flt4lem4.1 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 )
5 flt4lem4.2 โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด ยท ๐ต ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) )
6 5 eqcomd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) )
7 1 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0 )
8 2 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„•0 )
9 8 nn0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
10 3 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„•0 )
11 4 oveq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด gcd ๐ต ) gcd ๐ถ ) = ( 1 gcd ๐ถ ) )
12 10 nn0zd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
13 1gcd โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„ค โ†’ ( 1 gcd ๐ถ ) = 1 )
14 12 13 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( 1 gcd ๐ถ ) = 1 )
15 11 14 eqtrd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ด gcd ๐ต ) gcd ๐ถ ) = 1 )
16 coprimeprodsq โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) gcd ๐ถ ) = 1 ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ๐ด = ( ( ๐ด gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )
17 7 9 10 15 16 syl31anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ๐ด = ( ( ๐ด gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )
18 6 17 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด = ( ( ๐ด gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) )
19 1 nnzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
20 coprimeprodsq2 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ถ โˆˆ โ„•0 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) gcd ๐ถ ) = 1 ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ๐ต = ( ( ๐ต gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )
21 19 8 10 15 20 syl31anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) = ( ๐ด ยท ๐ต ) โ†’ ๐ต = ( ( ๐ต gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )
22 6 21 mpd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ต = ( ( ๐ต gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) )
23 18 22 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐ด = ( ( ๐ด gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) โˆง ๐ต = ( ( ๐ต gcd ๐ถ ) โ†‘ 2 ) ) )