Metamath Proof Explorer


Theorem gausslemma2dlem0c

Description: Auxiliary lemma 3 for gausslemma2d . (Contributed by AV, 13-Jul-2021)

Ref Expression
Hypotheses gausslemma2dlem0a.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ ( โ„™ โˆ– { 2 } ) )
gausslemma2dlem0b.h โŠข ๐ป = ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 )
Assertion gausslemma2dlem0c ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐ป ) gcd ๐‘ƒ ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 gausslemma2dlem0a.p โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ ( โ„™ โˆ– { 2 } ) )
2 gausslemma2dlem0b.h โŠข ๐ป = ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 )
3 eldifi โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ ( โ„™ โˆ– { 2 } ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
4 1 3 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ )
5 1 2 gausslemma2dlem0b โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป โˆˆ โ„• )
6 5 nnnn0d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป โˆˆ โ„•0 )
7 4 6 jca โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ป โˆˆ โ„•0 ) )
8 prmnn โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„• )
9 nnre โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ )
10 peano2rem โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„ โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ )
11 9 10 syl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ )
12 2re โŠข 2 โˆˆ โ„
13 12 a1i โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ 2 โˆˆ โ„ )
14 13 9 remulcld โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 ยท ๐‘ƒ ) โˆˆ โ„ )
15 9 ltm1d โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) < ๐‘ƒ )
16 nnnn0 โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„•0 )
17 16 nn0ge0d โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ๐‘ƒ )
18 1le2 โŠข 1 โ‰ค 2
19 18 a1i โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ 1 โ‰ค 2 )
20 9 13 17 19 lemulge12d โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ƒ โ‰ค ( 2 ยท ๐‘ƒ ) )
21 11 9 14 15 20 ltletrd โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) < ( 2 ยท ๐‘ƒ ) )
22 2pos โŠข 0 < 2
23 12 22 pm3.2i โŠข ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 )
24 23 a1i โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 ) )
25 ltdivmul โŠข ( ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) โˆˆ โ„ โˆง ๐‘ƒ โˆˆ โ„ โˆง ( 2 โˆˆ โ„ โˆง 0 < 2 ) ) โ†’ ( ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) < ๐‘ƒ โ†” ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) < ( 2 ยท ๐‘ƒ ) ) )
26 11 9 24 25 syl3anc โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) < ๐‘ƒ โ†” ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) < ( 2 ยท ๐‘ƒ ) ) )
27 21 26 mpbird โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) < ๐‘ƒ )
28 3 8 27 3syl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ ( โ„™ โˆ– { 2 } ) โ†’ ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) < ๐‘ƒ )
29 1 28 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ๐‘ƒ โˆ’ 1 ) / 2 ) < ๐‘ƒ )
30 2 29 eqbrtrid โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐ป < ๐‘ƒ )
31 prmndvdsfaclt โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ๐ป โˆˆ โ„•0 ) โ†’ ( ๐ป < ๐‘ƒ โ†’ ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐ป ) ) )
32 7 30 31 sylc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐ป ) )
33 6 faccld โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ! โ€˜ ๐ป ) โˆˆ โ„• )
34 33 nnzd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ! โ€˜ ๐ป ) โˆˆ โ„ค )
35 nnz โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
36 3 8 35 3syl โŠข ( ๐‘ƒ โˆˆ ( โ„™ โˆ– { 2 } ) โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
37 1 36 syl โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ๐‘ƒ โˆˆ โ„ค )
38 34 37 gcdcomd โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐ป ) gcd ๐‘ƒ ) = ( ๐‘ƒ gcd ( ! โ€˜ ๐ป ) ) )
39 38 eqeq1d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ! โ€˜ ๐ป ) gcd ๐‘ƒ ) = 1 โ†” ( ๐‘ƒ gcd ( ! โ€˜ ๐ป ) ) = 1 ) )
40 coprm โŠข ( ( ๐‘ƒ โˆˆ โ„™ โˆง ( ! โ€˜ ๐ป ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐ป ) โ†” ( ๐‘ƒ gcd ( ! โ€˜ ๐ป ) ) = 1 ) )
41 4 34 40 syl2anc โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐ป ) โ†” ( ๐‘ƒ gcd ( ! โ€˜ ๐ป ) ) = 1 ) )
42 39 41 bitr4d โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ( ! โ€˜ ๐ป ) gcd ๐‘ƒ ) = 1 โ†” ยฌ ๐‘ƒ โˆฅ ( ! โ€˜ ๐ป ) ) )
43 32 42 mpbird โŠข ( ๐œ‘ โ†’ ( ( ! โ€˜ ๐ป ) gcd ๐‘ƒ ) = 1 )