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Theorem rmxycomplete 26413
Description: The X and Y sequences taken together enumerate all solutions to the corresponding Pell equation in the right half-plane. (Contributed by Stefan O'Rear, 22-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
rmxycomplete  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  E. n  e.  ZZ  ( X  =  ( A Xrm  n
)  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) ) ) )
Distinct variable groups:    A, n    n, X    n, Y

Proof of Theorem rmxycomplete
Dummy variables  x  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 rmspecnonsq 26403 . . . 4  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  e.  ( NN  \NN ) )
213ad2ant1 976 . . 3  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( A ^ 2 )  -  1 )  e.  ( NN  \NN ) )
3 pellfund14b 26395 . . 3  |-  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  e.  ( NN  \NN )  -> 
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  e.  (Pell14QR `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  <->  E. n  e.  ZZ  ( X  +  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ^ n
) ) )
42, 3syl 15 . 2  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  e.  (Pell14QR `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  <->  E. n  e.  ZZ  ( X  +  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ^ n
) ) )
5 nn0re 9969 . . . . . 6  |-  ( X  e.  NN0  ->  X  e.  RR )
653ad2ant2 977 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  X  e.  RR )
7 rmspecpos 26412 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  e.  RR+ )
87rpsqrcld 11889 . . . . . . . 8  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  e.  RR+ )
98rpred 10385 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  e.  RR )
1093ad2ant1 976 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  e.  RR )
11 zre 10023 . . . . . . 7  |-  ( Y  e.  ZZ  ->  Y  e.  RR )
12113ad2ant3 978 . . . . . 6  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  Y  e.  RR )
1310, 12remulcld 8858 . . . . 5  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y )  e.  RR )
146, 13readdcld 8857 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  e.  RR )
1514biantrurd 494 . . 3  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  <->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  e.  RR  /\  E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  /\  ( ( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  x.  (
y ^ 2 ) ) )  =  1 ) ) ) )
16 simpl2 959 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )  ->  X  e.  NN0 )
17 simpl3 960 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )  ->  Y  e.  ZZ )
18 eqidd 2284 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )  -> 
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) ) )
19 simpr 447 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )  -> 
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1 )
20 oveq1 5826 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  X  ->  (
x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) ) )
2120eqeq2d 2294 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  X  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  <->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) ) ) )
22 oveq1 5826 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  =  X  ->  (
x ^ 2 )  =  ( X ^
2 ) )
2322oveq1d 5834 . . . . . . . . 9  |-  ( x  =  X  ->  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  ( ( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  x.  (
y ^ 2 ) ) ) )
2423eqeq1d 2291 . . . . . . . 8  |-  ( x  =  X  ->  (
( ( x ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) )
2521, 24anbi12d 691 . . . . . . 7  |-  ( x  =  X  ->  (
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  <->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  /\  ( ( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )  =  1 ) ) )
26 oveq2 5827 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  Y  ->  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y )  =  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )
2726oveq2d 5835 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  Y  ->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) ) )
2827eqeq2d 2294 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  Y  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  <->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) ) ) )
29 oveq1 5826 . . . . . . . . . . 11  |-  ( y  =  Y  ->  (
y ^ 2 )  =  ( Y ^
2 ) )
3029oveq2d 5835 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  =  Y  ->  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) )  =  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )
3130oveq2d 5835 . . . . . . . . 9  |-  ( y  =  Y  ->  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  ( ( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) ) )
3231eqeq1d 2291 . . . . . . . 8  |-  ( y  =  Y  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 ) )
3328, 32anbi12d 691 . . . . . . 7  |-  ( y  =  Y  ->  (
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  <->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  /\  ( ( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1 ) ) )
3425, 33rspc2ev 2892 . . . . . 6  |-  ( ( X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ  /\  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 ) )  ->  E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) )
3516, 17, 18, 19, 34syl112anc 1186 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )  ->  E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) )
3635ex 423 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1  ->  E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) ) )
37 rmspecsqrnq 26402 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  e.  ( CC  \  QQ ) )
38373ad2ant1 976 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  e.  ( CC  \  QQ ) )
3938adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  e.  ( CC  \  QQ ) )
40 nn0ssq 10319 . . . . . . . . . . 11  |-  NN0  C_  QQ
41 simp2 956 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  X  e.  NN0 )
4240, 41sseldi 3178 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  X  e.  QQ )
4342adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  X  e.  QQ )
44 zq 10317 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Y  e.  ZZ  ->  Y  e.  QQ )
45443ad2ant3 978 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  Y  e.  QQ )
4645adantr 451 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  Y  e.  QQ )
4740sseli 3176 . . . . . . . . . 10  |-  ( x  e.  NN0  ->  x  e.  QQ )
4847ad2antrl 708 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  x  e.  QQ )
49 zq 10317 . . . . . . . . . 10  |-  ( y  e.  ZZ  ->  y  e.  QQ )
5049ad2antll 709 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  y  e.  QQ )
51 qirropth 26404 . . . . . . . . 9  |-  ( ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  e.  ( CC 
\  QQ )  /\  ( X  e.  QQ  /\  Y  e.  QQ )  /\  ( x  e.  QQ  /\  y  e.  QQ ) )  -> 
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  <->  ( X  =  x  /\  Y  =  y ) ) )
5239, 43, 46, 48, 50, 51syl122anc 1191 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  <->  ( X  =  x  /\  Y  =  y ) ) )
5352biimpd 198 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  ->  ( X  =  x  /\  Y  =  y ) ) )
5453anim1d 547 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  -> 
( ( X  =  x  /\  Y  =  y )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) ) )
55 oveq1 5826 . . . . . . . . . 10  |-  ( X  =  x  ->  ( X ^ 2 )  =  ( x ^ 2 ) )
56 oveq1 5826 . . . . . . . . . . 11  |-  ( Y  =  y  ->  ( Y ^ 2 )  =  ( y ^ 2 ) )
5756oveq2d 5835 . . . . . . . . . 10  |-  ( Y  =  y  ->  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) )  =  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )
5855, 57oveqan12d 5838 . . . . . . . . 9  |-  ( ( X  =  x  /\  Y  =  y )  ->  ( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  ( ( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) ) )
5958eqcomd 2288 . . . . . . . 8  |-  ( ( X  =  x  /\  Y  =  y )  ->  ( ( x ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )  =  ( ( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) ) )
6059eqeq1d 2291 . . . . . . 7  |-  ( ( X  =  x  /\  Y  =  y )  ->  ( ( ( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  x.  (
y ^ 2 ) ) )  =  1  <-> 
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1 ) )
6160biimpa 470 . . . . . 6  |-  ( ( ( X  =  x  /\  Y  =  y )  /\  ( ( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^ 2 ) ) )  =  1 )  ->  (
( X ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( Y ^
2 ) ) )  =  1 )
6254, 61syl6 29 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  (
x  e.  NN0  /\  y  e.  ZZ )
)  ->  ( (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  -> 
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1 ) )
6362rexlimdvva 2674 . . . 4  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 )  -> 
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1 ) )
6436, 63impbid 183 . . 3  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  y ) )  /\  ( ( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  - 
1 )  x.  (
y ^ 2 ) ) )  =  1 ) ) )
65 elpell14qr 26345 . . . 4  |-  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  e.  ( NN  \NN )  -> 
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  e.  (Pell14QR `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  <->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  e.  RR  /\ 
E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) ) ) )
662, 65syl 15 . . 3  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  e.  (Pell14QR `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  <->  ( ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  e.  RR  /\ 
E. x  e.  NN0  E. y  e.  ZZ  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( x  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  y
) )  /\  (
( x ^ 2 )  -  ( ( ( A ^ 2 )  -  1 )  x.  ( y ^
2 ) ) )  =  1 ) ) ) )
6715, 64, 663bitr4d 276 . 2  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  x.  Y ) )  e.  (Pell14QR `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) ) ) )
6838adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) )  e.  ( CC  \  QQ ) )
6942adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  X  e.  QQ )
7045adantr 451 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  Y  e.  QQ )
71 frmx 26409 . . . . . . . 8  |- Xrm  : (
( ZZ>= `  2 )  X.  ZZ ) --> NN0
7271a1i 10 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  -> Xrm  : ( ( ZZ>= `  2 )  X.  ZZ ) --> NN0 )
73 simpl1 958 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  A  e.  ( ZZ>= `  2 )
)
74 simpr 447 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  n  e.  ZZ )
75 fovrn 5951 . . . . . . 7  |-  ( ( Xrm  : ( ( ZZ>= `  2
)  X.  ZZ ) --> NN0  /\  A  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Xrm  n )  e.  NN0 )
7672, 73, 74, 75syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Xrm 
n )  e.  NN0 )
7740, 76sseldi 3178 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Xrm 
n )  e.  QQ )
78 zssq 10318 . . . . . 6  |-  ZZ  C_  QQ
79 frmy 26410 . . . . . . . 8  |- Yrm  : (
( ZZ>= `  2 )  X.  ZZ ) --> ZZ
8079a1i 10 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  -> Yrm  : ( ( ZZ>= `  2 )  X.  ZZ ) --> ZZ )
81 fovrn 5951 . . . . . . 7  |-  ( ( Yrm  : ( ( ZZ>= `  2
)  X.  ZZ ) --> ZZ  /\  A  e.  ( ZZ>= `  2 )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Yrm  n )  e.  ZZ )
8280, 73, 74, 81syl3anc 1182 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Yrm 
n )  e.  ZZ )
8378, 82sseldi 3178 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  ( A Yrm 
n )  e.  QQ )
84 qirropth 26404 . . . . 5  |-  ( ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  e.  ( CC 
\  QQ )  /\  ( X  e.  QQ  /\  Y  e.  QQ )  /\  ( ( A Xrm  n )  e.  QQ  /\  ( A Yrm  n )  e.  QQ ) )  -> 
( ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( ( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  <->  ( X  =  ( A Xrm  n )  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) ) ) )
8568, 69, 70, 77, 83, 84syl122anc 1191 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( ( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  <->  ( X  =  ( A Xrm  n )  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) ) ) )
86 rmxyval 26411 . . . . . . 7  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  =  ( ( A  +  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) ) ) ^ n ) )
87863ad2antl1 1117 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  =  ( ( A  +  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) ) ) ^ n ) )
88 rmspecfund 26405 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  ( ZZ>= `  2
)  ->  (PellFund `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  =  ( A  +  ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) ) ) )
89883ad2ant1 976 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  =  ( A  +  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ) )
9089adantr 451 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  =  ( A  +  ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ) )
9190oveq1d 5834 . . . . . 6  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
(PellFund `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) ) ^
n )  =  ( ( A  +  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  -  1 ) ) ) ^ n ) )
9287, 91eqtr4d 2318 . . . . 5  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  =  ( (PellFund `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) ) ^ n ) )
9392eqeq2d 2294 . . . 4  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( ( A Xrm  n )  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  ( A Yrm  n ) ) )  <->  ( X  +  ( ( sqr `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) )  x.  Y
) )  =  ( (PellFund `  ( ( A ^ 2 )  - 
1 ) ) ^
n ) ) )
9485, 93bitr3d 246 . . 3  |-  ( ( ( A  e.  (
ZZ>= `  2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  /\  n  e.  ZZ )  ->  (
( X  =  ( A Xrm  n )  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) )  <->  ( X  +  ( ( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ^ n
) ) )
9594rexbidva 2560 . 2  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  ( E. n  e.  ZZ  ( X  =  ( A Xrm 
n )  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) )  <->  E. n  e.  ZZ  ( X  +  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  -  1 ) )  x.  Y ) )  =  ( (PellFund `  ( ( A ^
2 )  -  1 ) ) ^ n
) ) )
964, 67, 953bitr4d 276 1  |-  ( ( A  e.  ( ZZ>= ` 
2 )  /\  X  e.  NN0  /\  Y  e.  ZZ )  ->  (
( ( X ^
2 )  -  (
( ( A ^
2 )  -  1 )  x.  ( Y ^ 2 ) ) )  =  1  <->  E. n  e.  ZZ  ( X  =  ( A Xrm  n
)  /\  Y  =  ( A Yrm  n ) ) ) )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    -> wi 4    <-> wb 176    /\ wa 358    /\ w3a 934    = wceq 1623    e. wcel 1684   E.wrex 2544    \ cdif 3149    X. cxp 4685   -->wf 5216   ` cfv 5220  (class class class)co 5819   CCcc 8730   RRcr 8731   1c1 8733    + caddc 8735    x. cmul 8737    - cmin 9032   NNcn 9741   2c2 9790   NN0cn0 9960   ZZcz 10019   ZZ>=cuz 10225   QQcq 10311   ^cexp 11099   sqrcsqr 11713  ◻NNcsquarenn 26332  Pell14QRcpell14qr 26335  PellFundcpellfund 26336   Xrm crmx 26396   Yrm crmy 26397
This theorem is referenced by:  rmxynorm  26414  jm2.27b  26510
This theorem was proved from axioms:  ax-1 5  ax-2 6  ax-3 7  ax-mp 8  ax-gen 1533  ax-5 1544  ax-17 1603  ax-9 1635  ax-8 1643  ax-13 1686  ax-14 1688  ax-6 1703  ax-7 1708  ax-11 1715  ax-12 1866  ax-ext 2264  ax-rep 4131  ax-sep 4141  ax-nul 4149  ax-pow 4186  ax-pr 4212  ax-un 4510  ax-inf2 7337  ax-cnex 8788  ax-resscn 8789  ax-1cn 8790  ax-icn 8791  ax-addcl 8792  ax-addrcl 8793  ax-mulcl 8794  ax-mulrcl 8795  ax-mulcom 8796  ax-addass 8797  ax-mulass 8798  ax-distr 8799  ax-i2m1 8800  ax-1ne0 8801  ax-1rid 8802  ax-rnegex 8803  ax-rrecex 8804  ax-cnre 8805  ax-pre-lttri 8806  ax-pre-lttrn 8807  ax-pre-ltadd 8808  ax-pre-mulgt0 8809  ax-pre-sup 8810  ax-addf 8811  ax-mulf 8812
This theorem depends on definitions:  df-bi 177  df-or 359  df-an 360  df-3or 935  df-3an 936  df-tru 1310  df-ex 1529  df-nf 1532  df-sb 1630  df-eu 2147  df-mo 2148  df-clab 2270  df-cleq 2276  df-clel 2279  df-nfc 2408  df-ne 2448  df-nel 2449  df-ral 2548  df-rex 2549  df-reu 2550  df-rmo 2551  df-rab 2552  df-v 2790  df-sbc 2992  df-csb 3082  df-dif 3155  df-un 3157  df-in 3159  df-ss 3166  df-pss 3168  df-nul 3456  df-if 3566  df-pw 3627  df-sn 3646  df-pr 3647  df-tp 3648  df-op 3649  df-uni 3828  df-int 3863  df-iun 3907  df-iin 3908  df-br 4024  df-opab 4078  df-mpt 4079  df-tr 4114  df-eprel 4303  df-id 4307  df-po 4312  df-so 4313  df-fr 4350  df-se 4351  df-we 4352  df-ord 4393  df-on 4394  df-lim 4395  df-suc 4396  df-om 4655  df-xp 4693  df-rel 4694  df-cnv 4695  df-co 4696  df-dm 4697  df-rn 4698  df-res 4699  df-ima 4700  df-fun 5222  df-fn 5223  df-f 5224  df-f1 5225  df-fo 5226  df-f1o 5227  df-fv 5228  df-isom 5229  df-ov 5822  df-oprab 5823  df-mpt2 5824  df-of 6039  df-1st 6083  df-2nd 6084  df-iota 6252  df-riota 6299  df-recs 6383  df-rdg 6418  df-1o 6474  df-2o 6475  df-oadd 6478  df-omul 6479  df-er 6655  df-map 6769  df-pm 6770  df-ixp 6813  df-en 6859  df-dom 6860  df-sdom 6861  df-fin 6862  df-fi 7160  df-sup 7189  df-oi 7220  df-card 7567  df-acn 7570  df-cda 7789  df-pnf 8864  df-mnf 8865  df-xr 8866  df-ltxr 8867  df-le 8868  df-sub 9034  df-neg 9035  df-div 9419  df-nn 9742  df-2 9799  df-3 9800  df-4 9801  df-5 9802  df-6 9803  df-7 9804  df-8 9805  df-9 9806  df-10 9807  df-n0 9961  df-z 10020  df-dec 10120  df-uz 10226  df-q 10312  df-rp 10350  df-xneg 10447  df-xadd 10448  df-xmul 10449  df-ioo 10655  df-ioc 10656  df-ico 10657  df-icc 10658  df-fz 10778  df-fzo 10866  df-fl 10920  df-mod 10969  df-seq 11042  df-exp 11100  df-fac 11284  df-bc 11311  df-hash 11333  df-shft 11557  df-cj 11579  df-re 11580  df-im 11581  df-sqr 11715  df-abs 11716  df-limsup 11940  df-clim 11957  df-rlim 11958  df-sum 12154  df-ef 12344  df-sin 12346  df-cos 12347  df-pi 12349  df-dvds 12527  df-gcd 12681  df-numer 12801  df-denom 12802  df-struct 13145  df-ndx 13146  df-slot 13147  df-base 13148  df-sets 13149  df-ress 13150  df-plusg 13216  df-mulr 13217  df-starv 13218  df-sca 13219  df-vsca 13220  df-tset 13222  df-ple 13223  df-ds 13225  df-hom 13227  df-cco 13228  df-rest 13322  df-topn 13323  df-topgen 13339  df-pt 13340  df-prds 13343  df-xrs 13398  df-0g 13399  df-gsum 13400  df-qtop 13405  df-imas 13406  df-xps 13408  df-mre 13483  df-mrc 13484  df-acs 13486  df-mnd 14362  df-submnd 14411  df-mulg 14487  df-cntz 14788  df-cmn 15086  df-xmet 16368  df-met 16369  df-bl 16370  df-mopn 16371  df-cnfld 16373  df-top 16631  df-bases 16633  df-topon 16634  df-topsp 16635  df-cld 16751  df-ntr 16752  df-cls 16753  df-nei 16830  df-lp 16863  df-perf 16864  df-cn 16952  df-cnp 16953  df-haus 17038  df-tx 17252  df-hmeo 17441  df-fbas 17515  df-fg 17516  df-fil 17536  df-fm 17628  df-flim 17629  df-flf 17630  df-xms 17880  df-ms 17881  df-tms 17882  df-cncf 18377  df-limc 19211  df-dv 19212  df-log 19909  df-squarenn 26337  df-pell1qr 26338  df-pell14qr 26339  df-pell1234qr 26340  df-pellfund 26341  df-rmx 26398  df-rmy 26399
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