Metamath Proof Explorer


Theorem pythagtriplem4

Description: Lemma for pythagtrip . Show that C - B and C + B are relatively prime. (Contributed by Scott Fenton, 12-Apr-2014) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014)

Ref Expression
Assertion pythagtriplem4 ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 )

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 simp3r โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ยฌ 2 โˆฅ ๐ด )
2 nnz โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„• โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
3 nnz โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„• โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
4 zsubcl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
5 2 3 4 syl2anr โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
6 5 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
7 6 3ad2ant1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
8 simp13 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„• )
9 simp12 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„• )
10 8 9 nnaddcld โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„• )
11 10 nnzd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
12 gcddvds โŠข ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) ) )
13 7 11 12 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) ) )
14 13 simprd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) )
15 breq1 โŠข ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) โ†” 2 โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) ) )
16 15 biimpd โŠข ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) โ†’ 2 โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) ) )
17 14 16 mpan9 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ 2 โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) )
18 2z โŠข 2 โˆˆ โ„ค
19 simpl13 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„• )
20 19 nnzd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
21 simpl12 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„• )
22 21 nnzd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
23 20 22 zaddcld โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
24 20 22 zsubcld โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
25 dvdsmultr1 โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( 2 โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) โ†’ 2 โˆฅ ( ( ๐ถ + ๐ต ) ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) )
26 18 23 24 25 mp3an2i โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( 2 โˆฅ ( ๐ถ + ๐ต ) โ†’ 2 โˆฅ ( ( ๐ถ + ๐ต ) ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) )
27 17 26 mpd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ 2 โˆฅ ( ( ๐ถ + ๐ต ) ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
28 19 nncnd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
29 21 nncnd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
30 subsq โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
31 28 29 30 syl2anc โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
32 27 31 breqtrrd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ 2 โˆฅ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) )
33 simpl2 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) )
34 33 oveq1d โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) )
35 simpl11 โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„• )
36 35 nnsqcld โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„• )
37 36 nncnd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ด โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
38 21 nnsqcld โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„• )
39 38 nncnd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) โˆˆ โ„‚ )
40 37 39 pncand โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ด โ†‘ 2 ) )
41 34 40 eqtr3d โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆ’ ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ด โ†‘ 2 ) )
42 32 41 breqtrd โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ 2 โˆฅ ( ๐ด โ†‘ 2 ) )
43 nnz โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
44 43 3ad2ant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
45 44 3ad2ant1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
46 45 adantr โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„ค )
47 2prm โŠข 2 โˆˆ โ„™
48 2nn โŠข 2 โˆˆ โ„•
49 prmdvdsexp โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„™ โˆง ๐ด โˆˆ โ„ค โˆง 2 โˆˆ โ„• ) โ†’ ( 2 โˆฅ ( ๐ด โ†‘ 2 ) โ†” 2 โˆฅ ๐ด ) )
50 47 48 49 mp3an13 โŠข ( ๐ด โˆˆ โ„ค โ†’ ( 2 โˆฅ ( ๐ด โ†‘ 2 ) โ†” 2 โˆฅ ๐ด ) )
51 46 50 syl โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ ( 2 โˆฅ ( ๐ด โ†‘ 2 ) โ†” 2 โˆฅ ๐ด ) )
52 42 51 mpbid โŠข ( ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 ) โ†’ 2 โˆฅ ๐ด )
53 1 52 mtand โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ยฌ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 )
54 neg1z โŠข - 1 โˆˆ โ„ค
55 gcdaddm โŠข ( ( - 1 โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) )
56 54 7 11 55 mp3an2i โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) )
57 8 nncnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„‚ )
58 9 nncnd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚ )
59 pnncan โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) โˆ’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ๐ต + ๐ต ) )
60 59 3anidm23 โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) โˆ’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ๐ต + ๐ต ) )
61 subcl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
62 61 mulm1d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = - ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) )
63 62 oveq2d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) + - ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
64 addcl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„‚ )
65 64 61 negsubd โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + - ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) โˆ’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
66 63 65 eqtrd โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) โˆ’ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
67 2times โŠข ( ๐ต โˆˆ โ„‚ โ†’ ( 2 ยท ๐ต ) = ( ๐ต + ๐ต ) )
68 67 adantl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( 2 ยท ๐ต ) = ( ๐ต + ๐ต ) )
69 60 66 68 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( 2 ยท ๐ต ) )
70 69 oveq2d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) )
71 57 58 70 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( - 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) )
72 56 71 eqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) )
73 9 nnzd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„ค )
74 zmulcl โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„ค โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
75 18 73 74 sylancr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค )
76 gcddvds โŠข ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) ) )
77 7 75 76 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) ) )
78 77 simprd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) )
79 72 78 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) )
80 1z โŠข 1 โˆˆ โ„ค
81 gcdaddm โŠข ( ( 1 โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) )
82 80 7 11 81 mp3an2i โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) )
83 ppncan โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ถ โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ๐ถ + ๐ถ ) )
84 83 3anidm13 โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ๐ถ + ๐ถ ) )
85 61 mullidd โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) = ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) )
86 85 oveq2d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) )
87 2times โŠข ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โ†’ ( 2 ยท ๐ถ ) = ( ๐ถ + ๐ถ ) )
88 87 adantr โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( 2 ยท ๐ถ ) = ( ๐ถ + ๐ถ ) )
89 84 86 88 3eqtr4d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( 2 ยท ๐ถ ) )
90 57 58 89 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) = ( 2 ยท ๐ถ ) )
91 90 oveq2d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ( ๐ถ + ๐ต ) + ( 1 ยท ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) ) ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) )
92 82 91 eqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) )
93 8 nnzd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ๐ถ โˆˆ โ„ค )
94 zmulcl โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( 2 ยท ๐ถ ) โˆˆ โ„ค )
95 18 93 94 sylancr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( 2 ยท ๐ถ ) โˆˆ โ„ค )
96 gcddvds โŠข ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( 2 ยท ๐ถ ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) ) )
97 7 95 96 syl2anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) โˆฅ ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) ) )
98 97 simprd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) )
99 92 98 eqbrtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) )
100 nnaddcl โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„• )
101 100 nnne0d โŠข ( ( ๐ถ โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โ‰  0 )
102 101 ancoms โŠข ( ( ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โ‰  0 )
103 102 3adant1 โŠข ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โ‰  0 )
104 103 3ad2ant1 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ถ + ๐ต ) โ‰  0 )
105 104 neneqd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ยฌ ( ๐ถ + ๐ต ) = 0 )
106 105 intnand โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ยฌ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) = 0 โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) = 0 ) )
107 gcdn0cl โŠข ( ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) โˆˆ โ„ค ) โˆง ยฌ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) = 0 โˆง ( ๐ถ + ๐ต ) = 0 ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆˆ โ„• )
108 7 11 106 107 syl21anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆˆ โ„• )
109 108 nnzd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค )
110 dvdsgcd โŠข ( ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆˆ โ„ค โˆง ( 2 ยท ๐ต ) โˆˆ โ„ค โˆง ( 2 ยท ๐ถ ) โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) ) )
111 109 75 95 110 syl3anc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ต ) โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( 2 ยท ๐ถ ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) ) )
112 79 99 111 mp2and โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) )
113 2nn0 โŠข 2 โˆˆ โ„•0
114 mulgcd โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„•0 โˆง ๐ต โˆˆ โ„ค โˆง ๐ถ โˆˆ โ„ค ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) = ( 2 ยท ( ๐ต gcd ๐ถ ) ) )
115 113 73 93 114 mp3an2i โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) = ( 2 ยท ( ๐ต gcd ๐ถ ) ) )
116 pythagtriplem3 โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ๐ต gcd ๐ถ ) = 1 )
117 116 oveq2d โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( 2 ยท ( ๐ต gcd ๐ถ ) ) = ( 2 ยท 1 ) )
118 2t1e2 โŠข ( 2 ยท 1 ) = 2
119 117 118 eqtrdi โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( 2 ยท ( ๐ต gcd ๐ถ ) ) = 2 )
120 115 119 eqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( 2 ยท ๐ต ) gcd ( 2 ยท ๐ถ ) ) = 2 )
121 112 120 breqtrd โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ 2 )
122 dvdsprime โŠข ( ( 2 โˆˆ โ„™ โˆง ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆˆ โ„• ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ 2 โ†” ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โˆจ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 ) ) )
123 47 108 122 sylancr โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) โˆฅ 2 โ†” ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โˆจ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 ) ) )
124 121 123 mpbid โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โˆจ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 ) )
125 orel1 โŠข ( ยฌ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โ†’ ( ( ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 2 โˆจ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 ) )
126 53 124 125 sylc โŠข ( ( ( ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„• โˆง ๐ถ โˆˆ โ„• ) โˆง ( ( ๐ด โ†‘ 2 ) + ( ๐ต โ†‘ 2 ) ) = ( ๐ถ โ†‘ 2 ) โˆง ( ( ๐ด gcd ๐ต ) = 1 โˆง ยฌ 2 โˆฅ ๐ด ) ) โ†’ ( ( ๐ถ โˆ’ ๐ต ) gcd ( ๐ถ + ๐ต ) ) = 1 )