ILE Home Intuitionistic Logic Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  ILE Home  >  Th. List  >  pellexlem1 Unicode version

Theorem pellexlem1 16097
Description: Lemma for pellex . Arithmetical core of pellexlem3, norm lower bound. This begins Dirichlet's proof of the Pell equation solution existence; the proof here follows theorem 62 of [vandenDries] p. 43. (Contributed by Stefan O'Rear, 14-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
pellexlem1  |-  ( ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  /\  -.  ( sqr `  D
)  e.  QQ )  ->  ( ( A ^ 2 )  -  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) )  =/=  0 )

Proof of Theorem pellexlem1
StepHypRef Expression
1 nncn 9313 . . . . . . 7  |-  ( A  e.  NN  ->  A  e.  CC )
213ad2ant2 1050 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  A  e.  CC )
32sqcld 11111 . . . . 5  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( A ^ 2 )  e.  CC )
4 nncn 9313 . . . . . . 7  |-  ( D  e.  NN  ->  D  e.  CC )
543ad2ant1 1049 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  D  e.  CC )
6 nncn 9313 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  CC )
763ad2ant3 1051 . . . . . . 7  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  B  e.  CC )
87sqcld 11111 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( B ^ 2 )  e.  CC )
95, 8mulcld 8346 . . . . 5  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( D  x.  ( B ^ 2 ) )  e.  CC )
103, 9subeq0ad 8647 . . . 4  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( ( A ^
2 )  -  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) )  =  0  <->  ( A ^ 2 )  =  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) ) )
11 nnap0 9334 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  NN  ->  B #  0 )
12113ad2ant3 1051 . . . . . . 7  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  B #  0 )
13 sqap0 11045 . . . . . . . 8  |-  ( B  e.  CC  ->  (
( B ^ 2 ) #  0  <->  B #  0
) )
147, 13syl 14 . . . . . . 7  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( B ^ 2 ) #  0  <->  B #  0
) )
1512, 14mpbird 167 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( B ^ 2 ) #  0 )
163, 5, 8, 15divmulap3d 9156 . . . . 5  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( ( A ^
2 )  /  ( B ^ 2 ) )  =  D  <->  ( A ^ 2 )  =  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) ) )
17 sqdivap 11042 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC  /\  B #  0 )  ->  (
( A  /  B
) ^ 2 )  =  ( ( A ^ 2 )  / 
( B ^ 2 ) ) )
1817fveq2d 5699 . . . . . . . . 9  |-  ( ( A  e.  CC  /\  B  e.  CC  /\  B #  0 )  ->  ( sqr `  ( ( A  /  B ) ^
2 ) )  =  ( sqr `  (
( A ^ 2 )  /  ( B ^ 2 ) ) ) )
192, 7, 12, 18syl3anc 1278 . . . . . . . 8  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( sqr `  ( ( A  /  B ) ^
2 ) )  =  ( sqr `  (
( A ^ 2 )  /  ( B ^ 2 ) ) ) )
20 nnre 9312 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  NN  ->  A  e.  RR )
21203ad2ant2 1050 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  A  e.  RR )
22 nnre 9312 . . . . . . . . . . 11  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  RR )
23223ad2ant3 1051 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  B  e.  RR )
2421, 23, 12redivclapd 9166 . . . . . . . . 9  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( A  /  B )  e.  RR )
25 nnnn0 9572 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( A  e.  NN  ->  A  e.  NN0 )
2625nn0ge0d 9625 . . . . . . . . . . 11  |-  ( A  e.  NN  ->  0  <_  A )
27263ad2ant2 1050 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  0  <_  A )
28 nngt0 9330 . . . . . . . . . . 11  |-  ( B  e.  NN  ->  0  <  B )
29283ad2ant3 1051 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  0  <  B )
30 divge0 9204 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( ( A  e.  RR  /\  0  <_  A )  /\  ( B  e.  RR  /\  0  <  B ) )  ->  0  <_  ( A  /  B ) )
3121, 27, 23, 29, 30syl22anc 1279 . . . . . . . . 9  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  0  <_  ( A  /  B
) )
3224, 31sqrtsqd 11933 . . . . . . . 8  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( sqr `  ( ( A  /  B ) ^
2 ) )  =  ( A  /  B
) )
3319, 32eqtr3d 2273 . . . . . . 7  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  / 
( B ^ 2 ) ) )  =  ( A  /  B
) )
34 nnq 10035 . . . . . . . . 9  |-  ( A  e.  NN  ->  A  e.  QQ )
35343ad2ant2 1050 . . . . . . . 8  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  A  e.  QQ )
36 nnq 10035 . . . . . . . . 9  |-  ( B  e.  NN  ->  B  e.  QQ )
37363ad2ant3 1051 . . . . . . . 8  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  B  e.  QQ )
38 nnne0 9333 . . . . . . . . 9  |-  ( B  e.  NN  ->  B  =/=  0 )
39383ad2ant3 1051 . . . . . . . 8  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  B  =/=  0 )
40 qdivcl 10045 . . . . . . . 8  |-  ( ( A  e.  QQ  /\  B  e.  QQ  /\  B  =/=  0 )  ->  ( A  /  B )  e.  QQ )
4135, 37, 39, 40syl3anc 1278 . . . . . . 7  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( A  /  B )  e.  QQ )
4233, 41eqeltrd 2315 . . . . . 6  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  / 
( B ^ 2 ) ) )  e.  QQ )
43 fveq2 5695 . . . . . . 7  |-  ( ( ( A ^ 2 )  /  ( B ^ 2 ) )  =  D  ->  ( sqr `  ( ( A ^ 2 )  / 
( B ^ 2 ) ) )  =  ( sqr `  D
) )
4443eleq1d 2307 . . . . . 6  |-  ( ( ( A ^ 2 )  /  ( B ^ 2 ) )  =  D  ->  (
( sqr `  (
( A ^ 2 )  /  ( B ^ 2 ) ) )  e.  QQ  <->  ( sqr `  D )  e.  QQ ) )
4542, 44syl5ibcom 155 . . . . 5  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( ( A ^
2 )  /  ( B ^ 2 ) )  =  D  ->  ( sqr `  D )  e.  QQ ) )
4616, 45sylbird 170 . . . 4  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( A ^ 2 )  =  ( D  x.  ( B ^
2 ) )  -> 
( sqr `  D
)  e.  QQ ) )
4710, 46sylbid 150 . . 3  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  (
( ( A ^
2 )  -  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) )  =  0  -> 
( sqr `  D
)  e.  QQ ) )
4847necon3bd 2463 . 2  |-  ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  ->  ( -.  ( sqr `  D
)  e.  QQ  ->  ( ( A ^ 2 )  -  ( D  x.  ( B ^
2 ) ) )  =/=  0 ) )
4948imp 124 1  |-  ( ( ( D  e.  NN  /\  A  e.  NN  /\  B  e.  NN )  /\  -.  ( sqr `  D
)  e.  QQ )  ->  ( ( A ^ 2 )  -  ( D  x.  ( B ^ 2 ) ) )  =/=  0 )
Colors of variables:    wff set class
This proof depends on syntax axioms:   -. wn 3    -> wi 4    /\ wa 104    <-> wb 105    /\ w3a 1009    = wceq 1402    e. wcel 2209    =/= wne 2420   class class class wbr 4130   ` cfv 5377  (class class class)co 6085   CCcc 8177   RRcr 8178   0cc0 8179    x. cmul 8184    < clt 8360    <_ cle 8361    - cmin 8497   # cap 8910    / cdiv 9003   NNcn 9305   2c2 9356   QQcq 10021   ^cexp 10977   sqrcsqrt 11764
This proof depends on axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 623  ax-in2 624  ax-io 721  ax-5 1500  ax-7 1501  ax-gen 1502  ax-ie1 1546  ax-ie2 1547  ax-8 1557  ax-10 1558  ax-11 1559  ax-i12 1560  ax-bndl 1562  ax-4 1563  ax-17 1579  ax-i9 1583  ax-ial 1587  ax-i5r 1588  ax-14 2212  ax-ext 2220  ax-coll 4246  ax-sep 4249  ax-nul 4259  ax-pow 4311  ax-pr 4346  ax-un 4578  ax-setind 4684  ax-iinf 4735  ax-cnex 8270  ax-resscn 8271  ax-1cn 8272  ax-1re 8273  ax-icn 8274  ax-addcl 8275  ax-addrcl 8276  ax-mulcl 8277  ax-mulrcl 8278  ax-addcom 8279  ax-mulcom 8280  ax-addass 8281  ax-mulass 8282  ax-distr 8283  ax-i2m1 8284  ax-0lt1 8285  ax-1rid 8286  ax-0id 8287  ax-rnegex 8288  ax-precex 8289  ax-cnre 8290  ax-pre-ltirr 8291  ax-pre-ltwlin 8292  ax-pre-lttrn 8293  ax-pre-apti 8294  ax-pre-ltadd 8295  ax-pre-mulgt0 8296  ax-pre-mulext 8297
This proof depends on definitions:  df-bi 117  df-dc 847  df-3or 1010  df-3an 1011  df-tru 1405  df-fal 1408  df-nf 1514  df-sb 1816  df-eu 2089  df-mo 2090  df-clab 2225  df-cleq 2231  df-clel 2234  df-nfc 2381  df-ne 2421  df-nel 2516  df-ral 2533  df-rex 2534  df-reu 2535  df-rmo 2536  df-rab 2537  df-v 2823  df-sbc 3052  df-csb 3148  df-dif 3222  df-un 3224  df-in 3226  df-ss 3233  df-nul 3521  df-if 3639  df-pw 3690  df-sn 3715  df-pr 3716  df-op 3718  df-uni 3936  df-int 3971  df-iun 4014  df-br 4131  df-opab 4193  df-mpt 4194  df-tr 4230  df-id 4438  df-po 4441  df-iso 4442  df-iord 4511  df-on 4513  df-ilim 4514  df-suc 4516  df-iom 4738  df-xp 4780  df-rel 4781  df-cnv 4782  df-co 4783  df-dm 4784  df-rn 4785  df-res 4786  df-ima 4787  df-iota 5337  df-fun 5379  df-fn 5380  df-f 5381  df-f1 5382  df-fo 5383  df-f1o 5384  df-fv 5385  df-riota 6038  df-ov 6088  df-oprab 6089  df-mpo 6090  df-1st 6374  df-2nd 6375  df-recs 6576  df-frec 6662  df-pnf 8362  df-mnf 8363  df-xr 8364  df-ltxr 8365  df-le 8366  df-sub 8499  df-neg 8500  df-reap 8904  df-ap 8911  df-div 9004  df-inn 9306  df-2 9364  df-n0 9566  df-z 9647  df-uz 9924  df-q 10022  df-seqfrec 10887  df-exp 10978  df-rsqrt 11766
This theorem is used by:  pellexlem3  16099
  Copyright terms: Public domain W3C validator