MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dcubic1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dcubic1 24467
Description: Forward direction of dcubic 24468: the claimed formula produces solutions to the cubic equation. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dcubic.c (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
dcubic.d (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
dcubic.x (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
dcubic.t (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
dcubic.3 (𝜑 → (𝑇↑3) = (𝐺𝑁))
dcubic.g (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
dcubic.2 (𝜑 → (𝐺↑2) = ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)))
dcubic.m (𝜑𝑀 = (𝑃 / 3))
dcubic.n (𝜑𝑁 = (𝑄 / 2))
dcubic.0 (𝜑𝑇 ≠ 0)
dcubic1.x (𝜑𝑋 = (𝑇 − (𝑀 / 𝑇)))
Assertion
Ref Expression
dcubic1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0)

Proof of Theorem dcubic1
StepHypRef Expression
1 dcubic.3 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑇↑3) = (𝐺𝑁))
21oveq1d 6620 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = ((𝐺𝑁)↑2))
3 dcubic.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
4 dcubic.n . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 = (𝑄 / 2))
5 dcubic.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
65halfcld 11222 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄 / 2) ∈ ℂ)
74, 6eqeltrd 2704 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
8 binom2sub 12918 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((𝐺𝑁)↑2) = (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)))
93, 7, 8syl2anc 692 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐺𝑁)↑2) = (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)))
10 dcubic.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐺↑2) = ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)))
11 2cnd 11038 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
1211, 3, 7mul12d 10190 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝐺 · 𝑁)) = (𝐺 · (2 · 𝑁)))
134oveq2d 6621 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2 · 𝑁) = (2 · (𝑄 / 2)))
14 2ne0 11058 . . . . . . . . . . . . 13 2 ≠ 0
1514a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 2 ≠ 0)
165, 11, 15divcan2d 10748 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2 · (𝑄 / 2)) = 𝑄)
1713, 16eqtrd 2660 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝑁) = 𝑄)
1817oveq2d 6621 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐺 · (2 · 𝑁)) = (𝐺 · 𝑄))
193, 5mulcomd 10006 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐺 · 𝑄) = (𝑄 · 𝐺))
2012, 18, 193eqtrd 2664 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝐺 · 𝑁)) = (𝑄 · 𝐺))
2110, 20oveq12d 6623 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) = (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
2221oveq1d 6620 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
232, 9, 223eqtrd 2664 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
247sqcld 12943 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
25 dcubic.m . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 = (𝑃 / 3))
26 dcubic.c . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
27 3cn 11040 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℂ
2827a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 3 ∈ ℂ)
29 3ne0 11060 . . . . . . . . . . 11 3 ≠ 0
3029a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 3 ≠ 0)
3126, 28, 30divcld 10746 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃 / 3) ∈ ℂ)
3225, 31eqeltrd 2704 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
33 3nn0 11255 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
34 expcl 12815 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝑀↑3) ∈ ℂ)
3532, 33, 34sylancl 693 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀↑3) ∈ ℂ)
3624, 35addcld 10004 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ)
375, 3mulcld 10005 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 · 𝐺) ∈ ℂ)
3836, 24, 37addsubd 10358 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) − (𝑄 · 𝐺)) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
3924, 35, 24add32d 10208 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) = (((𝑁↑2) + (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
40242timesd 11220 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
4140oveq1d 6620 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) = (((𝑁↑2) + (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
4239, 41eqtr4d 2663 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) = ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
4342oveq1d 6620 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) − (𝑄 · 𝐺)) = (((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
4423, 38, 433eqtr2d 2666 . . . 4 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = (((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
455, 3, 7subdid 10431 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄 · (𝐺𝑁)) = ((𝑄 · 𝐺) − (𝑄 · 𝑁)))
461oveq2d 6621 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄 · (𝑇↑3)) = (𝑄 · (𝐺𝑁)))
477sqvald 12942 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
4847oveq2d 6621 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = (2 · (𝑁 · 𝑁)))
4911, 7, 7mulassd 10008 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((2 · 𝑁) · 𝑁) = (2 · (𝑁 · 𝑁)))
5017oveq1d 6620 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((2 · 𝑁) · 𝑁) = (𝑄 · 𝑁))
5148, 49, 503eqtr2d 2666 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = (𝑄 · 𝑁))
5251oveq2d 6621 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) = ((𝑄 · 𝐺) − (𝑄 · 𝑁)))
5345, 46, 523eqtr4d 2670 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 · (𝑇↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))))
5453oveq1d 6620 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3)) = (((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) − (𝑀↑3)))
55 2cn 11036 . . . . . . 7 2 ∈ ℂ
56 mulcl 9965 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℂ) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
5755, 24, 56sylancr 694 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
5837, 57, 35subsub4d 10368 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) − (𝑀↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3))))
5954, 58eqtrd 2660 . . . 4 (𝜑 → ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3))))
6044, 59oveq12d 6623 . . 3 (𝜑 → (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))))
6157, 35addcld 10004 . . . 4 (𝜑 → ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ)
62 npncan2 10253 . . . 4 ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ ∧ (𝑄 · 𝐺) ∈ ℂ) → ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))) = 0)
6361, 37, 62syl2anc 692 . . 3 (𝜑 → ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))) = 0)
6460, 63eqtrd 2660 . 2 (𝜑 → (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = 0)
65 dcubic.x . . 3 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
66 dcubic.t . . 3 (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
67 dcubic.0 . . 3 (𝜑𝑇 ≠ 0)
68 dcubic1.x . . 3 (𝜑𝑋 = (𝑇 − (𝑀 / 𝑇)))
6926, 5, 65, 66, 1, 3, 10, 25, 4, 67, 66, 67, 68dcubic1lem 24465 . 2 (𝜑 → (((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0 ↔ (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = 0))
7064, 69mpbird 247 1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1480  wcel 1992  wne 2796  (class class class)co 6605  cc 9879  0cc0 9881   + caddc 9884   · cmul 9886  cmin 10211   / cdiv 10629  2c2 11015  3c3 11016  0cn0 11237  cexp 12797
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1719  ax-4 1734  ax-5 1841  ax-6 1890  ax-7 1937  ax-8 1994  ax-9 2001  ax-10 2021  ax-11 2036  ax-12 2049  ax-13 2250  ax-ext 2606  ax-sep 4746  ax-nul 4754  ax-pow 4808  ax-pr 4872  ax-un 6903  ax-cnex 9937  ax-resscn 9938  ax-1cn 9939  ax-icn 9940  ax-addcl 9941  ax-addrcl 9942  ax-mulcl 9943  ax-mulrcl 9944  ax-mulcom 9945  ax-addass 9946  ax-mulass 9947  ax-distr 9948  ax-i2m1 9949  ax-1ne0 9950  ax-1rid 9951  ax-rnegex 9952  ax-rrecex 9953  ax-cnre 9954  ax-pre-lttri 9955  ax-pre-lttrn 9956  ax-pre-ltadd 9957  ax-pre-mulgt0 9958  ax-pre-sup 9959
This theorem depends on definitions:  df-bi 197  df-or 385  df-an 386  df-3or 1037  df-3an 1038  df-tru 1483  df-ex 1702  df-nf 1707  df-sb 1883  df-eu 2478  df-mo 2479  df-clab 2613  df-cleq 2619  df-clel 2622  df-nfc 2756  df-ne 2797  df-nel 2900  df-ral 2917  df-rex 2918  df-reu 2919  df-rmo 2920  df-rab 2921  df-v 3193  df-sbc 3423  df-csb 3520  df-dif 3563  df-un 3565  df-in 3567  df-ss 3574  df-pss 3576  df-nul 3897  df-if 4064  df-pw 4137  df-sn 4154  df-pr 4156  df-tp 4158  df-op 4160  df-uni 4408  df-iun 4492  df-br 4619  df-opab 4679  df-mpt 4680  df-tr 4718  df-eprel 4990  df-id 4994  df-po 5000  df-so 5001  df-fr 5038  df-we 5040  df-xp 5085  df-rel 5086  df-cnv 5087  df-co 5088  df-dm 5089  df-rn 5090  df-res 5091  df-ima 5092  df-pred 5642  df-ord 5688  df-on 5689  df-lim 5690  df-suc 5691  df-iota 5813  df-fun 5852  df-fn 5853  df-f 5854  df-f1 5855  df-fo 5856  df-f1o 5857  df-fv 5858  df-riota 6566  df-ov 6608  df-oprab 6609  df-mpt2 6610  df-om 7014  df-1st 7116  df-2nd 7117  df-wrecs 7353  df-recs 7414  df-rdg 7452  df-er 7688  df-en 7901  df-dom 7902  df-sdom 7903  df-sup 8293  df-inf 8294  df-pnf 10021  df-mnf 10022  df-xr 10023  df-ltxr 10024  df-le 10025  df-sub 10213  df-neg 10214  df-div 10630  df-nn 10966  df-2 11024  df-3 11025  df-n0 11238  df-z 11323  df-uz 11632  df-rp 11777  df-fz 12266  df-seq 12739  df-exp 12798  df-cj 13768  df-re 13769  df-im 13770  df-sqrt 13904  df-abs 13905  df-dvds 14903
This theorem is referenced by:  dcubic  24468
  Copyright terms: Public domain W3C validator