-- Mathlib/NumberTheory/PythagoreanTriples.lean
theorem coprime_sq_sub_sq_add_of_even_odd {m n : ℤ} (h : Int.gcd m n = 1) (hm : m % 2 = 0)
    (hn : n % 2 = 1) : Int.gcd (m ^ 2 - n ^ 2) (m ^ 2 + n ^ 2) = 1

Proof state:
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
h3 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 1
⊢ (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 0

Tactic:
apply Int.emod_eq_zero_of_dvd

Result:
case a
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
h3 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 1
⊢ 2 ∣ m ^ 2 + n ^ 2

Proof state:
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
⊢ (0 % 2 % 2 * (0 % 2 % 2) % 2 % 2 + 1 % 2 % 2 * (1 % 2 % 2) % 2 % 2) % 2 = 1

Tactic:
decide

Result:
no goals

Proof state:
case h.e'_4
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
⊢ 2 * m ^ 2 = m ^ 2 + n ^ 2 + (m ^ 2 - n ^ 2)

Tactic:
ring

Result:
no goals

Proof state:
case a
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
h3 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 1
⊢ 2 ∣ m ^ 2 + n ^ 2

Tactic:
rwa [h2] at hp2

Result:
no goals

Proof state:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
⊢ False

Tactic:
have hmc : p = 2 ∨ p ∣ Int.natAbs m := prime_two_or_dvd_of_dvd_two_mul_pow_self_two hp h2m

Result:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
⊢ False

Proof state:
case pos
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
h3 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 1
⊢ False

Tactic:
have h4 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 0 := by
  apply Int.emod_eq_zero_of_dvd
  rwa [h2] at hp2

Result:
case pos
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : p = 2
h3 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 1
h4 : (m ^ 2 + n ^ 2) % 2 = 0
⊢ False

Proof state:
case neg
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : ¬p = 2
⊢ False

Tactic:
apply hp.not_dvd_one

Result:
case neg
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : ¬p = 2
⊢ p ∣ 1

Proof state:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
⊢ False

Tactic:
have h2m : (p : ℤ) ∣ 2 * m ^ 2 := by
  convert dvd_add hp2 hp1 using 1
  ring

Result:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
⊢ False

Proof state:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
⊢ False

Tactic:
have h2n : (p : ℤ) ∣ 2 * n ^ 2 := by
  convert dvd_sub hp2 hp1 using 1
  ring

Result:
case intro.intro.intro
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
⊢ False

Proof state:
case neg
m n : ℤ
h : m.gcd n = 1
hm : m % 2 = 0
hn : n % 2 = 1
H : ¬(m ^ 2 - n ^ 2).gcd (m ^ 2 + n ^ 2) = 1
p : ℕ
hp : Nat.Prime p
hp1 : ↑p ∣ m ^ 2 - n ^ 2
hp2 : ↑p ∣ m ^ 2 + n ^ 2
h2m : ↑p ∣ 2 * m ^ 2
h2n : ↑p ∣ 2 * n ^ 2
hmc : p = 2 ∨ p ∣ m.natAbs
hnc : p = 2 ∨ p ∣ n.natAbs
h2 : ¬p = 2
⊢ p ∣ m.gcd n

Tactic:
exact Nat.dvd_gcd (Or.resolve_left hmc h2) (Or.resolve_left hnc h2)

Result:
no goals