| Step |
Hyp |
Ref |
Expression |
| 1 |
|
gcdaddmlem.1 |
⊢ 𝐾 ∈ ℤ |
| 2 |
|
gcdaddmlem.2 |
⊢ 𝑀 ∈ ℤ |
| 3 |
|
gcdaddmlem.3 |
⊢ 𝑁 ∈ ℤ |
| 4 |
|
gcddvds |
⊢ ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑁 ) ) |
| 5 |
2 3 4
|
mp2an |
⊢ ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑁 ) |
| 6 |
5
|
simpli |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 |
| 7 |
|
gcdcl |
⊢ ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℕ0 ) |
| 8 |
2 3 7
|
mp2an |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℕ0 |
| 9 |
8
|
nn0zi |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℤ |
| 10 |
|
1z |
⊢ 1 ∈ ℤ |
| 11 |
|
dvds2ln |
⊢ ( ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ ) ∧ ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) ) → ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · 𝑁 ) ) ) ) |
| 12 |
1 10 11
|
mpanl12 |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · 𝑁 ) ) ) ) |
| 13 |
9 2 3 12
|
mp3an |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · 𝑁 ) ) ) |
| 14 |
5 13
|
ax-mp |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · 𝑁 ) ) |
| 15 |
|
zcn |
⊢ ( 𝑁 ∈ ℤ → 𝑁 ∈ ℂ ) |
| 16 |
3 15
|
ax-mp |
⊢ 𝑁 ∈ ℂ |
| 17 |
16
|
mullidi |
⊢ ( 1 · 𝑁 ) = 𝑁 |
| 18 |
17
|
oveq2i |
⊢ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · 𝑁 ) ) = ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) |
| 19 |
14 18
|
breqtri |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) |
| 20 |
|
zmulcl |
⊢ ( ( 𝐾 ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ) → ( 𝐾 · 𝑀 ) ∈ ℤ ) |
| 21 |
1 2 20
|
mp2an |
⊢ ( 𝐾 · 𝑀 ) ∈ ℤ |
| 22 |
|
zaddcl |
⊢ ( ( ( 𝐾 · 𝑀 ) ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) |
| 23 |
21 3 22
|
mp2an |
⊢ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ |
| 24 |
|
dvdslegcd |
⊢ ( ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ) → ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) |
| 25 |
24
|
ex |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) → ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) → ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) ) |
| 26 |
9 2 23 25
|
mp3an |
⊢ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) → ( ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) |
| 27 |
6 19 26
|
mp2ani |
⊢ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 28 |
|
gcddvds |
⊢ ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) → ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 29 |
2 23 28
|
mp2an |
⊢ ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) |
| 30 |
29
|
simpli |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 |
| 31 |
|
gcdcl |
⊢ ( ( 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℕ0 ) |
| 32 |
2 23 31
|
mp2an |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℕ0 |
| 33 |
32
|
nn0zi |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℤ |
| 34 |
|
znegcl |
⊢ ( 𝐾 ∈ ℤ → - 𝐾 ∈ ℤ ) |
| 35 |
1 34
|
ax-mp |
⊢ - 𝐾 ∈ ℤ |
| 36 |
|
dvds2ln |
⊢ ( ( ( - 𝐾 ∈ ℤ ∧ 1 ∈ ℤ ) ∧ ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) ) → ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) ) |
| 37 |
35 10 36
|
mpanl12 |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ ) → ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) ) |
| 38 |
33 2 23 37
|
mp3an |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) ) |
| 39 |
29 38
|
ax-mp |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 40 |
|
zcn |
⊢ ( 𝐾 ∈ ℤ → 𝐾 ∈ ℂ ) |
| 41 |
1 40
|
ax-mp |
⊢ 𝐾 ∈ ℂ |
| 42 |
|
zcn |
⊢ ( 𝑀 ∈ ℤ → 𝑀 ∈ ℂ ) |
| 43 |
2 42
|
ax-mp |
⊢ 𝑀 ∈ ℂ |
| 44 |
41 43
|
mulneg1i |
⊢ ( - 𝐾 · 𝑀 ) = - ( 𝐾 · 𝑀 ) |
| 45 |
|
zcn |
⊢ ( ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℤ → ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℂ ) |
| 46 |
23 45
|
ax-mp |
⊢ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ∈ ℂ |
| 47 |
46
|
mullidi |
⊢ ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) = ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) |
| 48 |
44 47
|
oveq12i |
⊢ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) = ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) |
| 49 |
41 43
|
mulcli |
⊢ ( 𝐾 · 𝑀 ) ∈ ℂ |
| 50 |
49
|
negcli |
⊢ - ( 𝐾 · 𝑀 ) ∈ ℂ |
| 51 |
49
|
negidi |
⊢ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + - ( 𝐾 · 𝑀 ) ) = 0 |
| 52 |
49 50 51
|
addcomli |
⊢ ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 𝐾 · 𝑀 ) ) = 0 |
| 53 |
52
|
oveq1i |
⊢ ( ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 𝐾 · 𝑀 ) ) + 𝑁 ) = ( 0 + 𝑁 ) |
| 54 |
50 49 16
|
addassi |
⊢ ( ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( 𝐾 · 𝑀 ) ) + 𝑁 ) = ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) |
| 55 |
16
|
addlidi |
⊢ ( 0 + 𝑁 ) = 𝑁 |
| 56 |
53 54 55
|
3eqtr3i |
⊢ ( - ( 𝐾 · 𝑀 ) + ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) = 𝑁 |
| 57 |
48 56
|
eqtri |
⊢ ( ( - 𝐾 · 𝑀 ) + ( 1 · ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) = 𝑁 |
| 58 |
39 57
|
breqtri |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑁 |
| 59 |
|
dvdslegcd |
⊢ ( ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) → ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) ) |
| 60 |
59
|
ex |
⊢ ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℤ ∧ 𝑀 ∈ ℤ ∧ 𝑁 ∈ ℤ ) → ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) ) ) |
| 61 |
33 2 3 60
|
mp3an |
⊢ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( ( ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑀 ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∥ 𝑁 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) ) |
| 62 |
30 58 61
|
mp2ani |
⊢ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) |
| 63 |
27 62
|
anim12i |
⊢ ( ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) → ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) ) |
| 64 |
9
|
zrei |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ∈ ℝ |
| 65 |
33
|
zrei |
⊢ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∈ ℝ |
| 66 |
64 65
|
letri3i |
⊢ ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ↔ ( ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ≤ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ∧ ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ≤ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) ) ) |
| 67 |
63 66
|
sylibr |
⊢ ( ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 68 |
|
pm4.57 |
⊢ ( ¬ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) ↔ ( ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∨ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) ) |
| 69 |
|
oveq2 |
⊢ ( 𝑀 = 0 → ( 𝐾 · 𝑀 ) = ( 𝐾 · 0 ) ) |
| 70 |
41
|
mul01i |
⊢ ( 𝐾 · 0 ) = 0 |
| 71 |
69 70
|
eqtrdi |
⊢ ( 𝑀 = 0 → ( 𝐾 · 𝑀 ) = 0 ) |
| 72 |
71
|
oveq1d |
⊢ ( 𝑀 = 0 → ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = ( 0 + 𝑁 ) ) |
| 73 |
72 55
|
eqtrdi |
⊢ ( 𝑀 = 0 → ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 𝑁 ) |
| 74 |
73
|
eqeq1d |
⊢ ( 𝑀 = 0 → ( ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ↔ 𝑁 = 0 ) ) |
| 75 |
74
|
pm5.32i |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ↔ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) |
| 76 |
|
oveq12 |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 0 gcd 0 ) ) |
| 77 |
|
oveq12 |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) = ( 0 gcd 0 ) ) |
| 78 |
75 77
|
sylbir |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) = ( 0 gcd 0 ) ) |
| 79 |
76 78
|
eqtr4d |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 80 |
75 79
|
sylbi |
⊢ ( ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 81 |
80 79
|
jaoi |
⊢ ( ( ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∨ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 82 |
68 81
|
sylbi |
⊢ ( ¬ ( ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) = 0 ) ∧ ¬ ( 𝑀 = 0 ∧ 𝑁 = 0 ) ) → ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) ) |
| 83 |
67 82
|
pm2.61i |
⊢ ( 𝑀 gcd 𝑁 ) = ( 𝑀 gcd ( ( 𝐾 · 𝑀 ) + 𝑁 ) ) |