Theorem pythagtriplem18 12915

Description: Lemma for pythagtrip 12917. Wrap the previous M and N up in quantifiers. (Contributed by Scott Fenton, 18-Apr-2014.) (Revised by Mario Carneiro, 19-Apr-2014.)

Assertion

Ref	Expression
pythagtriplem18	|- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> E. n e. NN E. m e. NN ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. n ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) ) )

Distinct variable groups:   A, m, n   B, m, n   C, m, n

Proof of Theorem pythagtriplem18

Step	Hyp	Ref	Expression
1		eqid 2231	. . 3 |- ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 )
2	1	pythagtriplem13 12910	. 2 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) e. NN )
3		eqid 2231	. . 3 |- ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 )
4	3	pythagtriplem11 12908	. 2 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) e. NN )
5	3, 1	pythagtriplem15 12912	. 2 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> A = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
6	3, 1	pythagtriplem16 12913	. 2 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> B = ( 2 x. ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) )
7	3, 1	pythagtriplem17 12914	. 2 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> C = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
8		oveq1 6035	. . . . . 6 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( n ^ 2 ) = ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) )
9	8	oveq2d 6044	. . . . 5 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) = ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
10	9	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) <-> A = ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) )
11		oveq2 6036	. . . . . 6 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( m x. n ) = ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) )
12	11	oveq2d 6044	. . . . 5 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( 2 x. ( m x. n ) ) = ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) )
13	12	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( B = ( 2 x. ( m x. n ) ) <-> B = ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) ) )
14	8	oveq2d 6044	. . . . 5 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) = ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
15	14	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( C = ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) <-> C = ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) )
16	10, 13, 15	3anbi123d 1349	. . 3 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. n ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) ) <-> ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) ) )
17		oveq1 6035	. . . . . 6 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( m ^ 2 ) = ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) )
18	17	oveq1d 6043	. . . . 5 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
19	18	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) <-> A = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) )
20		oveq1 6035	. . . . . 6 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) = ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) )
21	20	oveq2d 6044	. . . . 5 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) = ( 2 x. ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) )
22	21	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( B = ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) <-> B = ( 2 x. ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) ) )
23	17	oveq1d 6043	. . . . 5 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) )
24	23	eqeq2d 2243	. . . 4 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( C = ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) <-> C = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) )
25	19, 22, 24	3anbi123d 1349	. . 3 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) <-> ( A = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) /\ C = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) ) )
26	16, 25	rspc2ev 2926	. 2 |- ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) e. NN /\ ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) e. NN /\ ( A = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) - ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) ) /\ C = ( ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) + ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) ) ) ) -> E. n e. NN E. m e. NN ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. n ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) ) )
27	2, 4, 5, 6, 7, 26	syl113anc 1286	1 |- ( ( ( A e. NN /\ B e. NN /\ C e. NN ) /\ ( ( A ^ 2 ) + ( B ^ 2 ) ) = ( C ^ 2 ) /\ ( ( A gcd B ) = 1 /\ -. 2 || A ) ) -> E. n e. NN E. m e. NN ( A = ( ( m ^ 2 ) - ( n ^ 2 ) ) /\ B = ( 2 x. ( m x. n ) ) /\ C = ( ( m ^ 2 ) + ( n ^ 2 ) ) ) )

Syntax hints:   -. wn 3   -> wi 4   /\ wa 104   /\ w3a 1005   = wceq 1398   e. wcel 2202   E.wrex 2512   class class class wbr 4093   ` cfv 5333  (class class class)co 6028   1c1 8076   + caddc 8078   x. cmul 8080   - cmin 8393   / cdiv 8895   NNcn 9186   2c2 9237   ^cexp 10844   sqrcsqrt 11617   || cdvds 12409   gcd cgcd 12585

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 106  ax-ia2 107  ax-ia3 108  ax-in1 619  ax-in2 620  ax-io 717  ax-5 1496  ax-7 1497  ax-gen 1498  ax-ie1 1542  ax-ie2 1543  ax-8 1553  ax-10 1554  ax-11 1555  ax-i12 1556  ax-bndl 1558  ax-4 1559  ax-17 1575  ax-i9 1579  ax-ial 1583  ax-i5r 1584  ax-13 2204  ax-14 2205  ax-ext 2213  ax-coll 4209  ax-sep 4212  ax-nul 4220  ax-pow 4270  ax-pr 4305  ax-un 4536  ax-setind 4641  ax-iinf 4692  ax-cnex 8166  ax-resscn 8167  ax-1cn 8168  ax-1re 8169  ax-icn 8170  ax-addcl 8171  ax-addrcl 8172  ax-mulcl 8173  ax-mulrcl 8174  ax-addcom 8175  ax-mulcom 8176  ax-addass 8177  ax-mulass 8178  ax-distr 8179  ax-i2m1 8180  ax-0lt1 8181  ax-1rid 8182  ax-0id 8183  ax-rnegex 8184  ax-precex 8185  ax-cnre 8186  ax-pre-ltirr 8187  ax-pre-ltwlin 8188  ax-pre-lttrn 8189  ax-pre-apti 8190  ax-pre-ltadd 8191  ax-pre-mulgt0 8192  ax-pre-mulext 8193  ax-arch 8194  ax-caucvg 8195

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 839  df-dc 843  df-3or 1006  df-3an 1007  df-tru 1401  df-fal 1404  df-xor 1421  df-nf 1510  df-sb 1811  df-eu 2082  df-mo 2083  df-clab 2218  df-cleq 2224  df-clel 2227  df-nfc 2364  df-ne 2404  df-nel 2499  df-ral 2516  df-rex 2517  df-reu 2518  df-rmo 2519  df-rab 2520  df-v 2805  df-sbc 3033  df-csb 3129  df-dif 3203  df-un 3205  df-in 3207  df-ss 3214  df-nul 3497  df-if 3608  df-pw 3658  df-sn 3679  df-pr 3680  df-op 3682  df-uni 3899  df-int 3934  df-iun 3977  df-br 4094  df-opab 4156  df-mpt 4157  df-tr 4193  df-id 4396  df-po 4399  df-iso 4400  df-iord 4469  df-on 4471  df-ilim 4472  df-suc 4474  df-iom 4695  df-xp 4737  df-rel 4738  df-cnv 4739  df-co 4740  df-dm 4741  df-rn 4742  df-res 4743  df-ima 4744  df-iota 5293  df-fun 5335  df-fn 5336  df-f 5337  df-f1 5338  df-fo 5339  df-f1o 5340  df-fv 5341  df-riota 5981  df-ov 6031  df-oprab 6032  df-mpo 6033  df-1st 6312  df-2nd 6313  df-recs 6514  df-frec 6600  df-1o 6625  df-2o 6626  df-er 6745  df-en 6953  df-sup 7226  df-pnf 8259  df-mnf 8260  df-xr 8261  df-ltxr 8262  df-le 8263  df-sub 8395  df-neg 8396  df-reap 8798  df-ap 8805  df-div 8896  df-inn 9187  df-2 9245  df-3 9246  df-4 9247  df-n0 9446  df-z 9523  df-uz 9799  df-q 9897  df-rp 9932  df-fz 10287  df-fzo 10421  df-fl 10574  df-mod 10629  df-seqfrec 10754  df-exp 10845  df-cj 11463  df-re 11464  df-im 11465  df-rsqrt 11619  df-abs 11620  df-dvds 12410  df-gcd 12586  df-prm 12741

This theorem is referenced by:  pythagtriplem19  12916