Metamath Proof Explorer


Theorem lgssq2

Description: The Legendre symbol at a square is equal to 1 . (Contributed by Mario Carneiro, 5-Feb-2015)

Ref Expression
Assertion lgssq2 ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ( ๐‘ โ†‘ 2 ) ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
2 nnz โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค )
3 2 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„ค )
4 nnne0 โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โ‰  0 )
5 4 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ๐‘ โ‰  0 )
6 lgsdi โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค ) โˆง ( ๐‘ โ‰  0 โˆง ๐‘ โ‰  0 ) ) โ†’ ( ๐ด /L ( ๐‘ ยท ๐‘ ) ) = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) ยท ( ๐ด /L ๐‘ ) ) )
7 1 3 3 5 5 6 syl32anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ( ๐‘ ยท ๐‘ ) ) = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) ยท ( ๐ด /L ๐‘ ) ) )
8 nncn โŠข ( ๐‘ โˆˆ โ„• โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚ )
9 8 3ad2ant2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ๐‘ โˆˆ โ„‚ )
10 9 sqvald โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐‘ โ†‘ 2 ) = ( ๐‘ ยท ๐‘ ) )
11 10 oveq2d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ( ๐‘ โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ด /L ( ๐‘ ยท ๐‘ ) ) )
12 lgscl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ด /L ๐‘ ) โˆˆ โ„ค )
13 1 3 12 syl2anc โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ๐‘ ) โˆˆ โ„ค )
14 13 zred โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ๐‘ ) โˆˆ โ„ )
15 absresq โŠข ( ( ๐ด /L ๐‘ ) โˆˆ โ„ โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) โ†‘ 2 ) )
16 14 15 syl โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) โ†‘ 2 ) )
17 lgsabs1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) = 1 โ†” ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) )
18 2 17 sylan2 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) = 1 โ†” ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) )
19 18 biimp3ar โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) = 1 )
20 19 oveq1d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) โ†‘ 2 ) = ( 1 โ†‘ 2 ) )
21 sq1 โŠข ( 1 โ†‘ 2 ) = 1
22 20 21 eqtrdi โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ( abs โ€˜ ( ๐ด /L ๐‘ ) ) โ†‘ 2 ) = 1 )
23 13 zcnd โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ๐‘ ) โˆˆ โ„‚ )
24 23 sqvald โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ( ๐ด /L ๐‘ ) โ†‘ 2 ) = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) ยท ( ๐ด /L ๐‘ ) ) )
25 16 22 24 3eqtr3d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ 1 = ( ( ๐ด /L ๐‘ ) ยท ( ๐ด /L ๐‘ ) ) )
26 7 11 25 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง ๐‘ โˆˆ โ„• โˆง ( ๐ด gcd ๐‘ ) = 1 ) โ†’ ( ๐ด /L ( ๐‘ โ†‘ 2 ) ) = 1 )