Theorem pythagtriplem18 12847

Description: Lemma for pythagtrip 12849. 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 2229	. . 3 |- ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 )
2	1	pythagtriplem13 12842	. 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 2229	. . 3 |- ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 )
4	3	pythagtriplem11 12840	. 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 12844	. 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 12845	. 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 12846	. 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 6020	. . . . . 6 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( n ^ 2 ) = ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) )
9	8	oveq2d 6029	. . . . 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 2241	. . . 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 6021	. . . . . 6 |- ( n = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( m x. n ) = ( m x. ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) - ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ) )
12	11	oveq2d 6029	. . . . 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 2241	. . . 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 6029	. . . . 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 2241	. . . 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 1346	. . 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 6020	. . . . . 6 |- ( m = ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) -> ( m ^ 2 ) = ( ( ( ( sqr ` ( C + B ) ) + ( sqr ` ( C - B ) ) ) / 2 ) ^ 2 ) )
18	17	oveq1d 6028	. . . . 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 2241	. . . 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 6020	. . . . . 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 6029	. . . . 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 2241	. . . 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 6028	. . . . 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 2241	. . . 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 1346	. . 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 2923	. 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 1283	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 1002   = wceq 1395   e. wcel 2200   E.wrex 2509   class class class wbr 4086   ` cfv 5324  (class class class)co 6013   1c1 8026   + caddc 8028   x. cmul 8030   - cmin 8343   / cdiv 8845   NNcn 9136   2c2 9187   ^cexp 10793   sqrcsqrt 11550   || cdvds 12341   gcd cgcd 12517

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 617  ax-in2 618  ax-io 714  ax-5 1493  ax-7 1494  ax-gen 1495  ax-ie1 1539  ax-ie2 1540  ax-8 1550  ax-10 1551  ax-11 1552  ax-i12 1553  ax-bndl 1555  ax-4 1556  ax-17 1572  ax-i9 1576  ax-ial 1580  ax-i5r 1581  ax-13 2202  ax-14 2203  ax-ext 2211  ax-coll 4202  ax-sep 4205  ax-nul 4213  ax-pow 4262  ax-pr 4297  ax-un 4528  ax-setind 4633  ax-iinf 4684  ax-cnex 8116  ax-resscn 8117  ax-1cn 8118  ax-1re 8119  ax-icn 8120  ax-addcl 8121  ax-addrcl 8122  ax-mulcl 8123  ax-mulrcl 8124  ax-addcom 8125  ax-mulcom 8126  ax-addass 8127  ax-mulass 8128  ax-distr 8129  ax-i2m1 8130  ax-0lt1 8131  ax-1rid 8132  ax-0id 8133  ax-rnegex 8134  ax-precex 8135  ax-cnre 8136  ax-pre-ltirr 8137  ax-pre-ltwlin 8138  ax-pre-lttrn 8139  ax-pre-apti 8140  ax-pre-ltadd 8141  ax-pre-mulgt0 8142  ax-pre-mulext 8143  ax-arch 8144  ax-caucvg 8145

This theorem depends on definitions:  df-bi 117  df-stab 836  df-dc 840  df-3or 1003  df-3an 1004  df-tru 1398  df-fal 1401  df-xor 1418  df-nf 1507  df-sb 1809  df-eu 2080  df-mo 2081  df-clab 2216  df-cleq 2222  df-clel 2225  df-nfc 2361  df-ne 2401  df-nel 2496  df-ral 2513  df-rex 2514  df-reu 2515  df-rmo 2516  df-rab 2517  df-v 2802  df-sbc 3030  df-csb 3126  df-dif 3200  df-un 3202  df-in 3204  df-ss 3211  df-nul 3493  df-if 3604  df-pw 3652  df-sn 3673  df-pr 3674  df-op 3676  df-uni 3892  df-int 3927  df-iun 3970  df-br 4087  df-opab 4149  df-mpt 4150  df-tr 4186  df-id 4388  df-po 4391  df-iso 4392  df-iord 4461  df-on 4463  df-ilim 4464  df-suc 4466  df-iom 4687  df-xp 4729  df-rel 4730  df-cnv 4731  df-co 4732  df-dm 4733  df-rn 4734  df-res 4735  df-ima 4736  df-iota 5284  df-fun 5326  df-fn 5327  df-f 5328  df-f1 5329  df-fo 5330  df-f1o 5331  df-fv 5332  df-riota 5966  df-ov 6016  df-oprab 6017  df-mpo 6018  df-1st 6298  df-2nd 6299  df-recs 6466  df-frec 6552  df-1o 6577  df-2o 6578  df-er 6697  df-en 6905  df-sup 7177  df-pnf 8209  df-mnf 8210  df-xr 8211  df-ltxr 8212  df-le 8213  df-sub 8345  df-neg 8346  df-reap 8748  df-ap 8755  df-div 8846  df-inn 9137  df-2 9195  df-3 9196  df-4 9197  df-n0 9396  df-z 9473  df-uz 9749  df-q 9847  df-rp 9882  df-fz 10237  df-fzo 10371  df-fl 10523  df-mod 10578  df-seqfrec 10703  df-exp 10794  df-cj 11396  df-re 11397  df-im 11398  df-rsqrt 11552  df-abs 11553  df-dvds 12342  df-gcd 12518  df-prm 12673

This theorem is referenced by:  pythagtriplem19  12848