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Theorem 2sqmod

Description: Given two decompositions of a prime as a sum of two squares, show that they are equal. (Contributed by Thierry Arnoux, 2-Feb-2020)

Ref Expression
Hypotheses 2sqmod.1 ⊢ φ → P ∈ ℙ
2sqmod.2 ⊢ φ → A ∈ ℕ 0
2sqmod.3 ⊢ φ → B ∈ ℕ 0
2sqmod.4 ⊢ φ → C ∈ ℕ 0
2sqmod.5 ⊢ φ → D ∈ ℕ 0
2sqmod.6 ⊢ φ → A ≤ B
2sqmod.7 ⊢ φ → C ≤ D
2sqmod.8 ⊢ φ → A 2 + B 2 = P
2sqmod.9 ⊢ φ → C 2 + D 2 = P
Assertion 2sqmod ⊢ φ → A = C ∧ B = D

Proof

Step Hyp Ref Expression
1 2sqmod.1 ⊢ φ → P ∈ ℙ
2 2sqmod.2 ⊢ φ → A ∈ ℕ 0
3 2sqmod.3 ⊢ φ → B ∈ ℕ 0
4 2sqmod.4 ⊢ φ → C ∈ ℕ 0
5 2sqmod.5 ⊢ φ → D ∈ ℕ 0
6 2sqmod.6 ⊢ φ → A ≤ B
7 2sqmod.7 ⊢ φ → C ≤ D
8 2sqmod.8 ⊢ φ → A 2 + B 2 = P
9 2sqmod.9 ⊢ φ → C 2 + D 2 = P
10 6 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ≤ B
11 4 nn0red ⊢ φ → C ∈ ℝ
12 11 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C ∈ ℝ
13 3 nn0red ⊢ φ → B ∈ ℝ
14 13 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∈ ℝ
15 4 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ C
16 15 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ C
17 3 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ B
18 17 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ B
19 4 nn0cnd ⊢ φ → C ∈ ℂ
20 19 sqcld ⊢ φ → C 2 ∈ ℂ
21 20 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C 2 ∈ ℂ
22 3 nn0cnd ⊢ φ → B ∈ ℂ
23 22 sqcld ⊢ φ → B 2 ∈ ℂ
24 23 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B 2 ∈ ℂ
25 2 nn0cnd ⊢ φ → A ∈ ℂ
26 25 sqcld ⊢ φ → A 2 ∈ ℂ
27 5 nn0cnd ⊢ φ → D ∈ ℂ
28 27 sqcld ⊢ φ → D 2 ∈ ℂ
29 8 9 eqtr4d ⊢ φ → A 2 + B 2 = C 2 + D 2
30 26 23 20 28 29 subaddeqd ⊢ φ → A 2 − D 2 = C 2 − B 2
31 30 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 − D 2 = C 2 − B 2
32 2 nn0zd ⊢ φ → A ∈ ℤ
33 4 nn0zd ⊢ φ → C ∈ ℤ
34 dvdsmul1 ⊢ A ∈ ℤ ∧ C ∈ ℤ → A ∥ A ⁢ C
35 32 33 34 syl2anc ⊢ φ → A ∥ A ⁢ C
36 35 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∥ A ⁢ C
37 25 19 mulcld ⊢ φ → A ⁢ C ∈ ℂ
38 37 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C ∈ ℂ
39 22 27 mulcld ⊢ φ → B ⁢ D ∈ ℂ
40 39 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ⁢ D ∈ ℂ
41 2 nn0red ⊢ φ → A ∈ ℝ
42 41 11 remulcld ⊢ φ → A ⁢ C ∈ ℝ
43 5 nn0red ⊢ φ → D ∈ ℝ
44 13 43 remulcld ⊢ φ → B ⁢ D ∈ ℝ
45 42 44 resubcld ⊢ φ → A ⁢ C − B ⁢ D ∈ ℝ
46 45 recnd ⊢ φ → A ⁢ C − B ⁢ D ∈ ℂ
47 46 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C − B ⁢ D ∈ ℂ
48 45 sqge0d ⊢ φ → 0 ≤ A ⁢ C − B ⁢ D 2
49 3 nn0zd ⊢ φ → B ∈ ℤ
50 1 32 49 8 2sqn0 ⊢ φ → A ≠ 0
51 elnnne0 ⊢ A ∈ ℕ ↔ A ∈ ℕ 0 ∧ A ≠ 0
52 2 50 51 sylanbrc ⊢ φ → A ∈ ℕ
53 5 nn0zd ⊢ φ → D ∈ ℤ
54 28 20 addcomd ⊢ φ → D 2 + C 2 = C 2 + D 2
55 54 9 eqtrd ⊢ φ → D 2 + C 2 = P
56 1 53 33 55 2sqn0 ⊢ φ → D ≠ 0
57 elnnne0 ⊢ D ∈ ℕ ↔ D ∈ ℕ 0 ∧ D ≠ 0
58 5 56 57 sylanbrc ⊢ φ → D ∈ ℕ
59 52 58 nnmulcld ⊢ φ → A ⁢ D ∈ ℕ
60 1 33 53 9 2sqn0 ⊢ φ → C ≠ 0
61 elnnne0 ⊢ C ∈ ℕ ↔ C ∈ ℕ 0 ∧ C ≠ 0
62 4 60 61 sylanbrc ⊢ φ → C ∈ ℕ
63 23 26 addcomd ⊢ φ → B 2 + A 2 = A 2 + B 2
64 63 8 eqtrd ⊢ φ → B 2 + A 2 = P
65 1 49 32 64 2sqn0 ⊢ φ → B ≠ 0
66 elnnne0 ⊢ B ∈ ℕ ↔ B ∈ ℕ 0 ∧ B ≠ 0
67 3 65 66 sylanbrc ⊢ φ → B ∈ ℕ
68 62 67 nnmulcld ⊢ φ → C ⁢ B ∈ ℕ
69 59 68 nnaddcld ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B ∈ ℕ
70 69 nnsqcld ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ∈ ℕ
71 70 nnred ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ∈ ℝ
72 45 resqcld ⊢ φ → A ⁢ C − B ⁢ D 2 ∈ ℝ
73 71 72 addge02d ⊢ φ → 0 ≤ A ⁢ C − B ⁢ D 2 ↔ A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2
74 48 73 mpbid ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2
75 8 9 oveq12d ⊢ φ → A 2 + B 2 ⁢ C 2 + D 2 = P ⁢ P
76 bhmafibid1 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ → A 2 + B 2 ⁢ C 2 + D 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + B ⁢ C 2
77 41 13 11 43 76 syl22anc ⊢ φ → A 2 + B 2 ⁢ C 2 + D 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + B ⁢ C 2
78 75 77 eqtr3d ⊢ φ → P ⁢ P = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + B ⁢ C 2
79 prmz ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℤ
80 1 79 syl ⊢ φ → P ∈ ℤ
81 80 zcnd ⊢ φ → P ∈ ℂ
82 81 sqvald ⊢ φ → P 2 = P ⁢ P
83 19 22 mulcomd ⊢ φ → C ⁢ B = B ⁢ C
84 83 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B = A ⁢ D + B ⁢ C
85 84 oveq1d ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ D + B ⁢ C 2
86 85 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + B ⁢ C 2
87 78 82 86 3eqtr4d ⊢ φ → P 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2
88 74 87 breqtrrd ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ P 2
89 88 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ P 2
90 32 53 zmulcld ⊢ φ → A ⁢ D ∈ ℤ
91 33 49 zmulcld ⊢ φ → C ⁢ B ∈ ℤ
92 90 91 zaddcld ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B ∈ ℤ
93 dvdssqim ⊢ P ∈ ℤ ∧ A ⁢ D + C ⁢ B ∈ ℤ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D + C ⁢ B 2
94 80 92 93 syl2anc ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D + C ⁢ B 2
95 zsqcl ⊢ P ∈ ℤ → P 2 ∈ ℤ
96 80 95 syl ⊢ φ → P 2 ∈ ℤ
97 dvdsle ⊢ P 2 ∈ ℤ ∧ A ⁢ D + C ⁢ B 2 ∈ ℕ → P 2 ∥ A ⁢ D + C ⁢ B 2 → P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
98 96 70 97 syl2anc ⊢ φ → P 2 ∥ A ⁢ D + C ⁢ B 2 → P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
99 94 98 syld ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
100 99 imp ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
101 96 zred ⊢ φ → P 2 ∈ ℝ
102 71 101 letri3d ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 = P 2 ↔ A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ P 2 ∧ P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
103 102 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 = P 2 ↔ A ⁢ D + C ⁢ B 2 ≤ P 2 ∧ P 2 ≤ A ⁢ D + C ⁢ B 2
104 89 100 103 mpbir2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 = P 2
105 87 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → P 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2
106 104 105 eqtr2d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B 2
107 71 recnd ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 ∈ ℂ
108 72 recnd ⊢ φ → A ⁢ C − B ⁢ D 2 ∈ ℂ
109 107 107 108 subadd2d ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 − A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 ↔ A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B 2
110 109 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 − A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2 ↔ A ⁢ C − B ⁢ D 2 + A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B 2
111 106 110 mpbird ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 − A ⁢ D + C ⁢ B 2 = A ⁢ C − B ⁢ D 2
112 107 subidd ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B 2 − A ⁢ D + C ⁢ B 2 = 0
113 112 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B 2 − A ⁢ D + C ⁢ B 2 = 0
114 111 113 eqtr3d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C − B ⁢ D 2 = 0
115 47 114 sqeq0d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C − B ⁢ D = 0
116 38 40 115 subeq0d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ⁢ C = B ⁢ D
117 36 116 breqtrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∥ B ⁢ D
118 1 32 49 8 2sqcoprm ⊢ φ → A gcd B = 1
119 118 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A gcd B = 1
120 coprmdvds ⊢ A ∈ ℤ ∧ B ∈ ℤ ∧ D ∈ ℤ → A ∥ B ⁢ D ∧ A gcd B = 1 → A ∥ D
121 32 49 53 120 syl3anc ⊢ φ → A ∥ B ⁢ D ∧ A gcd B = 1 → A ∥ D
122 121 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∥ B ⁢ D ∧ A gcd B = 1 → A ∥ D
123 117 119 122 mp2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∥ D
124 dvdsle ⊢ A ∈ ℤ ∧ D ∈ ℕ → A ∥ D → A ≤ D
125 32 58 124 syl2anc ⊢ φ → A ∥ D → A ≤ D
126 125 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∥ D → A ≤ D
127 123 126 mpd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ≤ D
128 52 nnrpd ⊢ φ → A ∈ ℝ +
129 128 rprege0d ⊢ φ → A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ A
130 5 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ D
131 le2sq ⊢ A ∈ ℝ ∧ 0 ≤ A ∧ D ∈ ℝ ∧ 0 ≤ D → A ≤ D ↔ A 2 ≤ D 2
132 129 43 130 131 syl12anc ⊢ φ → A ≤ D ↔ A 2 ≤ D 2
133 132 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ≤ D ↔ A 2 ≤ D 2
134 127 133 mpbid ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 ≤ D 2
135 52 nnsqcld ⊢ φ → A 2 ∈ ℕ
136 135 nnred ⊢ φ → A 2 ∈ ℝ
137 zsqcl ⊢ D ∈ ℤ → D 2 ∈ ℤ
138 53 137 syl ⊢ φ → D 2 ∈ ℤ
139 138 zred ⊢ φ → D 2 ∈ ℝ
140 136 139 suble0d ⊢ φ → A 2 − D 2 ≤ 0 ↔ A 2 ≤ D 2
141 140 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 − D 2 ≤ 0 ↔ A 2 ≤ D 2
142 134 141 mpbird ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 − D 2 ≤ 0
143 31 142 eqbrtrrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C 2 − B 2 ≤ 0
144 dvdsmul1 ⊢ B ∈ ℤ ∧ D ∈ ℤ → B ∥ B ⁢ D
145 49 53 144 syl2anc ⊢ φ → B ∥ B ⁢ D
146 145 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∥ B ⁢ D
147 146 116 breqtrrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∥ A ⁢ C
148 32 49 gcdcomd ⊢ φ → A gcd B = B gcd A
149 148 118 eqtr3d ⊢ φ → B gcd A = 1
150 149 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B gcd A = 1
151 coprmdvds ⊢ B ∈ ℤ ∧ A ∈ ℤ ∧ C ∈ ℤ → B ∥ A ⁢ C ∧ B gcd A = 1 → B ∥ C
152 49 32 33 151 syl3anc ⊢ φ → B ∥ A ⁢ C ∧ B gcd A = 1 → B ∥ C
153 152 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∥ A ⁢ C ∧ B gcd A = 1 → B ∥ C
154 147 150 153 mp2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∥ C
155 dvdsle ⊢ B ∈ ℤ ∧ C ∈ ℕ → B ∥ C → B ≤ C
156 49 62 155 syl2anc ⊢ φ → B ∥ C → B ≤ C
157 156 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ∥ C → B ≤ C
158 154 157 mpd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ≤ C
159 13 11 17 15 le2sqd ⊢ φ → B ≤ C ↔ B 2 ≤ C 2
160 159 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B ≤ C ↔ B 2 ≤ C 2
161 158 160 mpbid ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → B 2 ≤ C 2
162 11 resqcld ⊢ φ → C 2 ∈ ℝ
163 zsqcl ⊢ B ∈ ℤ → B 2 ∈ ℤ
164 49 163 syl ⊢ φ → B 2 ∈ ℤ
165 164 zred ⊢ φ → B 2 ∈ ℝ
166 162 165 subge0d ⊢ φ → 0 ≤ C 2 − B 2 ↔ B 2 ≤ C 2
167 166 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ C 2 − B 2 ↔ B 2 ≤ C 2
168 161 167 mpbird ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ C 2 − B 2
169 136 139 resubcld ⊢ φ → A 2 − D 2 ∈ ℝ
170 30 169 eqeltrrd ⊢ φ → C 2 − B 2 ∈ ℝ
171 0red ⊢ φ → 0 ∈ ℝ
172 170 171 letri3d ⊢ φ → C 2 − B 2 = 0 ↔ C 2 − B 2 ≤ 0 ∧ 0 ≤ C 2 − B 2
173 172 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C 2 − B 2 = 0 ↔ C 2 − B 2 ≤ 0 ∧ 0 ≤ C 2 − B 2
174 143 168 173 mpbir2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C 2 − B 2 = 0
175 21 24 174 subeq0d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C 2 = B 2
176 12 14 16 18 175 sq11d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C = B
177 10 176 breqtrrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ≤ C
178 7 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C ≤ D
179 41 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A ∈ ℝ
180 43 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → D ∈ ℝ
181 2 nn0ge0d ⊢ φ → 0 ≤ A
182 181 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ A
183 130 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ D
184 26 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 ∈ ℂ
185 28 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → D 2 ∈ ℂ
186 168 31 breqtrrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → 0 ≤ A 2 − D 2
187 169 171 letri3d ⊢ φ → A 2 − D 2 = 0 ↔ A 2 − D 2 ≤ 0 ∧ 0 ≤ A 2 − D 2
188 187 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 − D 2 = 0 ↔ A 2 − D 2 ≤ 0 ∧ 0 ≤ A 2 − D 2
189 142 186 188 mpbir2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 − D 2 = 0
190 184 185 189 subeq0d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A 2 = D 2
191 179 180 182 183 190 sq11d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A = D
192 178 191 breqtrrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → C ≤ A
193 41 11 letri3d ⊢ φ → A = C ↔ A ≤ C ∧ C ≤ A
194 193 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A = C ↔ A ≤ C ∧ C ≤ A
195 177 192 194 mpbir2and ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B → A = C
196 25 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ∈ ℂ
197 19 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → C ∈ ℂ
198 22 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → B ∈ ℂ
199 65 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → B ≠ 0
200 43 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → D ∈ ℝ
201 13 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → B ∈ ℝ
202 130 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → 0 ≤ D
203 17 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → 0 ≤ B
204 28 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → D 2 ∈ ℂ
205 23 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → B 2 ∈ ℂ
206 prmnn ⊢ P ∈ ℙ → P ∈ ℕ
207 1 206 syl ⊢ φ → P ∈ ℕ
208 207 nnne0d ⊢ φ → P ≠ 0
209 208 neneqd ⊢ φ → ¬ P = 0
210 209 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → ¬ P = 0
211 81 28 23 subdid ⊢ φ → P ⁢ D 2 − B 2 = P ⁢ D 2 − P ⁢ B 2
212 81 28 mulcld ⊢ φ → P ⁢ D 2 ∈ ℂ
213 26 28 mulcld ⊢ φ → A 2 ⁢ D 2 ∈ ℂ
214 81 23 mulcld ⊢ φ → P ⁢ B 2 ∈ ℂ
215 20 23 mulcld ⊢ φ → C 2 ⁢ B 2 ∈ ℂ
216 23 28 mulcomd ⊢ φ → B 2 ⁢ D 2 = D 2 ⁢ B 2
217 8 oveq1d ⊢ φ → A 2 + B 2 - A 2 = P − A 2
218 26 23 pncan2d ⊢ φ → A 2 + B 2 - A 2 = B 2
219 217 218 eqtr3d ⊢ φ → P − A 2 = B 2
220 219 oveq1d ⊢ φ → P − A 2 ⁢ D 2 = B 2 ⁢ D 2
221 9 oveq1d ⊢ φ → C 2 + D 2 - C 2 = P − C 2
222 20 28 pncan2d ⊢ φ → C 2 + D 2 - C 2 = D 2
223 221 222 eqtr3d ⊢ φ → P − C 2 = D 2
224 223 oveq1d ⊢ φ → P − C 2 ⁢ B 2 = D 2 ⁢ B 2
225 216 220 224 3eqtr4d ⊢ φ → P − A 2 ⁢ D 2 = P − C 2 ⁢ B 2
226 81 26 28 subdird ⊢ φ → P − A 2 ⁢ D 2 = P ⁢ D 2 − A 2 ⁢ D 2
227 81 20 23 subdird ⊢ φ → P − C 2 ⁢ B 2 = P ⁢ B 2 − C 2 ⁢ B 2
228 225 226 227 3eqtr3d ⊢ φ → P ⁢ D 2 − A 2 ⁢ D 2 = P ⁢ B 2 − C 2 ⁢ B 2
229 212 213 214 215 228 subeqxfrd ⊢ φ → P ⁢ D 2 − P ⁢ B 2 = A 2 ⁢ D 2 − C 2 ⁢ B 2
230 211 229 eqtrd ⊢ φ → P ⁢ D 2 − B 2 = A 2 ⁢ D 2 − C 2 ⁢ B 2
231 25 27 sqmuld ⊢ φ → A ⁢ D 2 = A 2 ⁢ D 2
232 19 22 sqmuld ⊢ φ → C ⁢ B 2 = C 2 ⁢ B 2
233 231 232 oveq12d ⊢ φ → A ⁢ D 2 − C ⁢ B 2 = A 2 ⁢ D 2 − C 2 ⁢ B 2
234 25 27 mulcld ⊢ φ → A ⁢ D ∈ ℂ
235 19 22 mulcld ⊢ φ → C ⁢ B ∈ ℂ
236 subsq ⊢ A ⁢ D ∈ ℂ ∧ C ⁢ B ∈ ℂ → A ⁢ D 2 − C ⁢ B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B
237 234 235 236 syl2anc ⊢ φ → A ⁢ D 2 − C ⁢ B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B
238 230 233 237 3eqtr2d ⊢ φ → P ⁢ D 2 − B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B
239 238 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P ⁢ D 2 − B 2 = A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B
240 234 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D ∈ ℂ
241 simpll ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → φ
242 simpr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → ¬ A ⁢ D = C ⁢ B
243 242 neqned ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → A ⁢ D ≠ C ⁢ B
244 90 91 zsubcld ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B ∈ ℤ
245 dvdssqim ⊢ P ∈ ℤ ∧ A ⁢ D − C ⁢ B ∈ ℤ → P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2
246 80 244 245 syl2anc ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2
247 246 imp ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2
248 247 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2
249 96 adantr ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → P 2 ∈ ℤ
250 244 adantr ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B ∈ ℤ
251 234 adantr ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → A ⁢ D ∈ ℂ
252 235 adantr ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → C ⁢ B ∈ ℂ
253 simpr ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → A ⁢ D ≠ C ⁢ B
254 251 252 253 subne0d ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B ≠ 0
255 250 254 znsqcld ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B 2 ∈ ℕ
256 dvdsle ⊢ P 2 ∈ ℤ ∧ A ⁢ D − C ⁢ B 2 ∈ ℕ → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2 → P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
257 249 255 256 syl2anc ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B → P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2 → P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
258 257 imp ⊢ φ ∧ A ⁢ D ≠ C ⁢ B ∧ P 2 ∥ A ⁢ D − C ⁢ B 2 → P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
259 241 243 248 258 syl21anc ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
260 41 43 remulcld ⊢ φ → A ⁢ D ∈ ℝ
261 11 13 remulcld ⊢ φ → C ⁢ B ∈ ℝ
262 260 261 resubcld ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B ∈ ℝ
263 262 resqcld ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 ∈ ℝ
264 62 nnrpd ⊢ φ → C ∈ ℝ +
265 128 264 rpmulcld ⊢ φ → A ⁢ C ∈ ℝ +
266 67 nnrpd ⊢ φ → B ∈ ℝ +
267 58 nnrpd ⊢ φ → D ∈ ℝ +
268 266 267 rpmulcld ⊢ φ → B ⁢ D ∈ ℝ +
269 265 268 rpaddcld ⊢ φ → A ⁢ C + B ⁢ D ∈ ℝ +
270 2z ⊢ 2 ∈ ℤ
271 270 a1i ⊢ φ → 2 ∈ ℤ
272 269 271 rpexpcld ⊢ φ → A ⁢ C + B ⁢ D 2 ∈ ℝ +
273 263 272 ltaddrp2d ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − C ⁢ B 2
274 bhmafibid2 ⊢ A ∈ ℝ ∧ B ∈ ℝ ∧ C ∈ ℝ ∧ D ∈ ℝ → A 2 + B 2 ⁢ C 2 + D 2 = A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − B ⁢ C 2
275 41 13 11 43 274 syl22anc ⊢ φ → A 2 + B 2 ⁢ C 2 + D 2 = A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − B ⁢ C 2
276 75 275 eqtr3d ⊢ φ → P ⁢ P = A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − B ⁢ C 2
277 83 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B = A ⁢ D − B ⁢ C
278 277 oveq1d ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 = A ⁢ D − B ⁢ C 2
279 278 oveq2d ⊢ φ → A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − C ⁢ B 2 = A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − B ⁢ C 2
280 276 279 eqtr4d ⊢ φ → P ⁢ P = A ⁢ C + B ⁢ D 2 + A ⁢ D − C ⁢ B 2
281 273 280 breqtrrd ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < P ⁢ P
282 281 82 breqtrrd ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < P 2
283 241 282 syl ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < P 2
284 263 101 ltnled ⊢ φ → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < P 2 ↔ ¬ P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
285 241 284 syl ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B 2 < P 2 ↔ ¬ P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
286 283 285 mpbid ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B ∧ ¬ A ⁢ D = C ⁢ B → ¬ P 2 ≤ A ⁢ D − C ⁢ B 2
287 259 286 condan ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D = C ⁢ B
288 240 287 subeq0bd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D − C ⁢ B = 0
289 288 oveq2d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B = A ⁢ D + C ⁢ B ⋅ 0
290 234 235 addcld ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B ∈ ℂ
291 290 mul01d ⊢ φ → A ⁢ D + C ⁢ B ⋅ 0 = 0
292 291 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D + C ⁢ B ⋅ 0 = 0
293 239 289 292 3eqtrd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P ⁢ D 2 − B 2 = 0
294 28 23 subcld ⊢ φ → D 2 − B 2 ∈ ℂ
295 81 294 mul0ord ⊢ φ → P ⁢ D 2 − B 2 = 0 ↔ P = 0 ∨ D 2 − B 2 = 0
296 295 adantr ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P ⁢ D 2 − B 2 = 0 ↔ P = 0 ∨ D 2 − B 2 = 0
297 293 296 mpbid ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → P = 0 ∨ D 2 − B 2 = 0
298 297 ord ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → ¬ P = 0 → D 2 − B 2 = 0
299 210 298 mpd ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → D 2 − B 2 = 0
300 204 205 299 subeq0d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → D 2 = B 2
301 200 201 202 203 300 sq11d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → D = B
302 301 oveq2d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ D = A ⁢ B
303 302 287 eqtr3d ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A ⁢ B = C ⁢ B
304 196 197 198 199 303 mulcan2ad ⊢ φ ∧ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B → A = C
305 138 164 zsubcld ⊢ φ → D 2 − B 2 ∈ ℤ
306 dvdsmul1 ⊢ P ∈ ℤ ∧ D 2 − B 2 ∈ ℤ → P ∥ P ⁢ D 2 − B 2
307 80 305 306 syl2anc ⊢ φ → P ∥ P ⁢ D 2 − B 2
308 307 238 breqtrd ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B
309 euclemma ⊢ P ∈ ℙ ∧ A ⁢ D + C ⁢ B ∈ ℤ ∧ A ⁢ D − C ⁢ B ∈ ℤ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B ↔ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ∨ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B
310 1 92 244 309 syl3anc ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ⁢ A ⁢ D − C ⁢ B ↔ P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ∨ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B
311 308 310 mpbid ⊢ φ → P ∥ A ⁢ D + C ⁢ B ∨ P ∥ A ⁢ D − C ⁢ B
312 195 304 311 mpjaodan ⊢ φ → A = C
313 312 oveq1d ⊢ φ → A 2 = C 2
314 313 oveq2d ⊢ φ → P − A 2 = P − C 2
315 314 219 223 3eqtr3d ⊢ φ → B 2 = D 2
316 13 43 17 130 315 sq11d ⊢ φ → B = D
317 312 316 jca ⊢ φ → A = C ∧ B = D