awhecmu/canonical-drafter-extract-mathlib huggingface dataset:
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
norm_cast :
  Eq (α := ZMod m)
    (↑(HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2) : ZMod m) 0
⊢ HPow.hPow (α := ZMod m) (β := ℕ) (↑a : ZMod m) 2 + HPow.hPow (α := ZMod m) (β := ℕ) (↑b : ZMod m) 2 +
        HPow.hPow (α := ZMod m) (β := ℕ) (↑c : ZMod m) 2 +
      HPow.hPow (α := ZMod m) (β := ℕ) (↑d : ZMod m) 2 =
    0

Tactic:
norm_cast
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
⊢ Eq (α := ZMod m)
    (↑(HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2) : ZMod m) 0

Tactic:
simp [habcd]
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
neg :
  ∀ (r : ℕ)
    (hr :
      HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
        m * r),
    False
⊢ False

Tactic:
obtain ⟨r, hr⟩ :
        m ∣ (f a).natAbs ^ 2 + (f b).natAbs ^ 2 + (f c).natAbs ^ 2 + (f d).natAbs ^ 2 := by
      simp only [← Int.natCast_dvd_natCast, ← ZMod.intCast_zmod_eq_zero_iff_dvd]
      push_cast [hf_mod, sq_abs]
      norm_cast
      simp [habcd]

Premises used: Int.natAbs
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
r : ℕ
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    m * r
neg :
  ∀
    (hr :
      HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
        m * 0),
    False
neg₁ : ∀ (hr₀ : 0 < r), False
⊢ False

Tactic:
rcases (zero_le r).eq_or_lt with rfl | hr₀

Premises used: Nat.zero_le, LE.le.eq_or_lt, rfl
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    m * 0
⊢ f a = 0 ∧ f b = 0 ∧ f c = 0 ∧ f d = 0

Tactic:
simpa [and_assoc] using hr

Premises used: and_assoc
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    m * 0
⊢ f a = 0 ∧ f b = 0 ∧ f c = 0 ∧ f d = 0

Tactic:
replace hr : f a = 0 ∧ f b = 0 ∧ f c = 0 ∧ f d = 0 := by simpa [and_assoc] using hr
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
hr : f a = 0 ∧ f b = 0 ∧ f c = 0 ∧ f d = 0
⊢ m ∣ a ∧ m ∣ b ∧ m ∣ c ∧ m ∣ d

Tactic:
simp only [← ZMod.natCast_eq_zero_iff, ← hf_mod, hr, Int.cast_zero, and_self]

Premises used: and_self, Int.cast_zero, ZMod.natCast_eq_zero_iff
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
hr : f a = 0 ∧ f b = 0 ∧ f c = 0 ∧ f d = 0
neg :
  ∀ (a b c d : ℕ)
    (habcd :
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
        m * p)
    (hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0), False
⊢ False

Tactic:
obtain ⟨⟨a, rfl⟩, ⟨b, rfl⟩, ⟨c, rfl⟩, ⟨d, rfl⟩⟩ : m ∣ a ∧ m ∣ b ∧ m ∣ c ∧ m ∣ d := by
        simp only [← ZMod.natCast_eq_zero_iff, ← hf_mod, hr, Int.cast_zero, and_self]

Premises used: rfl
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
a b c d : ℕ
habcd :
  HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * p
hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0
⊢ HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * m * (HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2)

Tactic:
ring
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
a b c d : ℕ
habcd :
  HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * p
hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0
⊢ m * m ∣ m * p

Tactic:
have : m * m ∣ m * p := habcd ▸ ⟨a ^ 2 + b ^ 2 + c ^ 2 + d ^ 2, by ring⟩
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
hm₁ : 1 < m
this_2 : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
a b c d : ℕ
habcd :
  HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * p
hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0
this : m * m ∣ m * p
⊢ m ∣ p

Tactic:
rw [mul_dvd_mul_iff_left hm₀.ne'] at this

Premises used: LT.lt.ne', mul_dvd_mul_iff_left
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
hm₁ : 1 < m
this_2 : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
a b c d : ℕ
habcd :
  HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * p
hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0
this : m ∣ p
⊢ False

Tactic:
(hp.eq_one_or_self_of_dvd _ this).elim hm₁.ne' hmp.ne

Premises used: Nat.Prime.eq_one_or_self_of_dvd, LT.lt.ne', Or.elim, LT.lt.ne
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
hm₁ : 1 < m
this_2 : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
a b c d : ℕ
habcd :
  HPow.hPow (β := ℕ) (m * a) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * b) 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (m * c) 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (m * d) 2 =
    m * p
hr : f (m * a) = 0 ∧ f (m * b) = 0 ∧ f (m * c) = 0 ∧ f (m * d) = 0
this : m ∣ p
⊢ False

Tactic:
exact (hp.eq_one_or_self_of_dvd _ this).elim hm₁.ne' hmp.ne

Premises used: Nat.Prime.eq_one_or_self_of_dvd, LT.lt.ne', Or.elim, LT.lt.ne
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
r : ℕ
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    m * r
hr₀ : 0 < r
⊢ HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    r * m

Tactic:
rw [mul_comm] at hr

Premises used: mul_comm
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
r : ℕ
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    m * r
hr₀ : 0 < r
hr₁ :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    r * m
⊢ 0 < r

Tactic:
rw [mul_comm] at hr

Premises used: mul_comm
-- Module: Mathlib.NumberTheory.SumFourSquares
Goal:
p : ℕ
hp : Prime p
this_1 : Fact (Prime p)
natAbs_iff :
  ∀ {a b c d : ℤ} {k : ℕ},
    HPow.hPow (β := ℕ) a.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b.natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c.natAbs 2 +
          HPow.hPow (β := ℕ) d.natAbs 2 =
        k ↔
      HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = (↑k : ℤ)
hm_1 :
  ∃ m < p,
    0 < m ∧
      ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
        HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
m : ℕ
hmin :
  ∀ m_1 < m,
    ¬(m_1 < p ∧
        0 < m_1 ∧
          ∃ (a : ℕ) (b : ℕ) (c : ℕ) (d : ℕ),
            HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m_1 * p)
hmp : m < p
hm₀ : 0 < m
a b c d : ℕ
habcd : HPow.hPow (β := ℕ) a 2 + HPow.hPow (β := ℕ) b 2 + HPow.hPow (β := ℕ) c 2 + HPow.hPow (β := ℕ) d 2 = m * p
hm₁ : 1 < m
this : NeZero m
hm : ¬2 ∣ m
f : ℕ → ℤ
hf_lt : ∀ (x : ℕ), 2 * (f x).natAbs < m
hf_mod : ∀ (x : ℕ), Eq (α := ZMod m) (↑(f x) : ZMod m) (↑x : ZMod m)
r : ℕ
hr :
  HPow.hPow (β := ℕ) (f a).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f b).natAbs 2 + HPow.hPow (β := ℕ) (f c).natAbs 2 +
      HPow.hPow (β := ℕ) (f d).natAbs 2 =
    r * m
hr₀ : 0 < r
ha : 2 * (f a).natAbs < m
hb : 2 * (f b).natAbs < m
hc : 2 * (f c).natAbs < m
hd : 2 * (f d).natAbs < m
⊢ r < m

Tactic:
apply lt_of_sum_four_squares_eq_mul hr

Premises used: Int.lt_of_sum_four_squares_eq_mul