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Theorem 2itscp 49367
Description: A condition for a quadratic equation with real coefficients (for the intersection points of a line with a circle) to have (exactly) two different real solutions. (Contributed by AV, 5-Mar-2023.) (Revised by AV, 16-May-2023.)
Hypotheses
Ref Expression
2itscp.a (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
2itscp.b (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
2itscp.x (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
2itscp.y (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
2itscp.d 𝐷 = (𝑋𝐴)
2itscp.e 𝐸 = (𝐵𝑌)
2itscp.c 𝐶 = ((𝐷 · 𝐵) + (𝐸 · 𝐴))
2itscp.r (𝜑𝑅 ∈ ℝ)
2itscp.l (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) < (𝑅↑2))
2itscp.n (𝜑 → (𝐵𝑌𝐴𝑋))
2itscp.q 𝑄 = ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))
2itscp.s 𝑆 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))
Assertion
Ref Expression
2itscp (𝜑 → 0 < 𝑆)

Proof of Theorem 2itscp
StepHypRef Expression
1 2itscp.b . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐵 ∈ ℝ)
21recnd 11207 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐵 ∈ ℂ)
32adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐵𝑌) → 𝐵 ∈ ℂ)
4 2itscp.y . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑌 ∈ ℝ)
54recnd 11207 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑌 ∈ ℂ)
65adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐵𝑌) → 𝑌 ∈ ℂ)
7 simpr 488 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐵𝑌) → 𝐵𝑌)
83, 6, 7subne0d 11548 . . . . . . 7 ((𝜑𝐵𝑌) → (𝐵𝑌) ≠ 0)
98ex 416 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐵𝑌 → (𝐵𝑌) ≠ 0))
10 2itscp.x . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑋 ∈ ℝ)
1110recnd 11207 . . . . . . . . 9 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
1211adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴𝑋) → 𝑋 ∈ ℂ)
13 2itscp.a . . . . . . . . . 10 (𝜑𝐴 ∈ ℝ)
1413recnd 11207 . . . . . . . . 9 (𝜑𝐴 ∈ ℂ)
1514adantr 484 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴𝑋) → 𝐴 ∈ ℂ)
16 simpr 488 . . . . . . . . 9 ((𝜑𝐴𝑋) → 𝐴𝑋)
1716necomd 3011 . . . . . . . 8 ((𝜑𝐴𝑋) → 𝑋𝐴)
1812, 15, 17subne0d 11548 . . . . . . 7 ((𝜑𝐴𝑋) → (𝑋𝐴) ≠ 0)
1918ex 416 . . . . . 6 (𝜑 → (𝐴𝑋 → (𝑋𝐴) ≠ 0))
20 2itscp.e . . . . . . . . 9 𝐸 = (𝐵𝑌)
2120neeq1i 3020 . . . . . . . 8 (𝐸 ≠ 0 ↔ (𝐵𝑌) ≠ 0)
22 2itscp.d . . . . . . . . 9 𝐷 = (𝑋𝐴)
2322neeq1i 3020 . . . . . . . 8 (𝐷 ≠ 0 ↔ (𝑋𝐴) ≠ 0)
2421, 23anbi12i 637 . . . . . . 7 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) ↔ ((𝐵𝑌) ≠ 0 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0))
25 2re 12289 . . . . . . . . . . . 12 2 ∈ ℝ
2625a1i 11 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 2 ∈ ℝ)
2710, 13resubcld 11612 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝑋𝐴) ∈ ℝ)
2822, 27eqeltrid 2865 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐷 ∈ ℝ)
2928, 13remulcld 11209 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐷 · 𝐴) ∈ ℝ)
301, 4resubcld 11612 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐵𝑌) ∈ ℝ)
3120, 30eqeltrid 2865 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑𝐸 ∈ ℝ)
3231, 1remulcld 11209 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸 · 𝐵) ∈ ℝ)
3329, 32remulcld 11209 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) ∈ ℝ)
3426, 33remulcld 11209 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ∈ ℝ)
3534adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ∈ ℝ)
3631resqcld 14135 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℝ)
371resqcld 14135 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℝ)
3836, 37remulcld 11209 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
3928resqcld 14135 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℝ)
4013resqcld 14135 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℝ)
4139, 40remulcld 11209 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
4238, 41readdcld 11208 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) ∈ ℝ)
4342adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) ∈ ℝ)
44 2itscp.r . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑𝑅 ∈ ℝ)
4544resqcld 14135 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (𝑅↑2) ∈ ℝ)
4645, 40resubcld 11612 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
4736, 46remulcld 11209 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) ∈ ℝ)
4845, 37resubcld 11612 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
4939, 48remulcld 11209 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) ∈ ℝ)
5047, 49readdcld 11208 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) ∈ ℝ)
5150adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) ∈ ℝ)
5229, 32resubcld 11612 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐷 · 𝐴) − (𝐸 · 𝐵)) ∈ ℝ)
5352sqge0d 14147 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (((𝐷 · 𝐴) − (𝐸 · 𝐵))↑2))
5413, 1, 10, 4, 22, 202itscplem1 49364 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) = (((𝐷 · 𝐴) − (𝐸 · 𝐵))↑2))
5553, 54breqtrrd 5127 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 ≤ ((((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
5642, 34subge0d 11774 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (0 ≤ ((((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) ↔ (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ≤ (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)))))
5755, 56mpbid 234 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ≤ (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))))
5857adantr 484 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ≤ (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))))
5938adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
6041adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
6147adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) ∈ ℝ)
6249adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) ∈ ℝ)
6337adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐵↑2) ∈ ℝ)
6446adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
65 simpl 486 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → 𝐸 ≠ 0)
66 sqn0rp 14137 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐸 ∈ ℝ ∧ 𝐸 ≠ 0) → (𝐸↑2) ∈ ℝ+)
6731, 65, 66syl2an 605 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐸↑2) ∈ ℝ+)
68 2itscp.l . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) < (𝑅↑2))
6940, 37, 45ltaddsub2d 11785 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) < (𝑅↑2) ↔ (𝐵↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
7068, 69mpbid 234 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐵↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)))
7170adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐵↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)))
7263, 64, 67, 71ltmul2dd 13090 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) < ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
7340adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐴↑2) ∈ ℝ)
7448adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
75 simpr 488 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → 𝐷 ≠ 0)
76 sqn0rp 14137 . . . . . . . . . . . 12 ((𝐷 ∈ ℝ ∧ 𝐷 ≠ 0) → (𝐷↑2) ∈ ℝ+)
7728, 75, 76syl2an 605 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐷↑2) ∈ ℝ+)
7840, 37, 45ltaddsubd 11784 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝐴↑2) + (𝐵↑2)) < (𝑅↑2) ↔ (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
7968, 78mpbid 234 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))
8079adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))
8173, 74, 77, 80ltmul2dd 13090 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)) < ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
8259, 60, 61, 62, 72, 81lt2addd 11807 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝐴↑2))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
8335, 43, 51, 58, 82lelttrd 11338 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
8483ex 416 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
8524, 84biimtrrid 245 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐵𝑌) ≠ 0 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
869, 19, 85syl2and 617 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐵𝑌𝐴𝑋) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
8786imp 410 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐵𝑌𝐴𝑋)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
88 nne 2960 . . . . . . 7 𝐴𝑋𝐴 = 𝑋)
89 eqcom 2768 . . . . . . . 8 (𝐴 = 𝑋𝑋 = 𝐴)
9011, 14subeq0ad 11549 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((𝑋𝐴) = 0 ↔ 𝑋 = 𝐴))
9190biimprd 250 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑋 = 𝐴 → (𝑋𝐴) = 0))
9289, 91biimtrid 244 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐴 = 𝑋 → (𝑋𝐴) = 0))
9388, 92biimtrid 244 . . . . . 6 (𝜑 → (¬ 𝐴𝑋 → (𝑋𝐴) = 0))
9422eqeq1i 2766 . . . . . . . 8 (𝐷 = 0 ↔ (𝑋𝐴) = 0)
9521, 94anbi12i 637 . . . . . . 7 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0) ↔ ((𝐵𝑌) ≠ 0 ∧ (𝑋𝐴) = 0))
96 0red 11181 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → 0 ∈ ℝ)
9738adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
9847adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) ∈ ℝ)
9931sqge0d 14147 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (𝐸↑2))
1001sqge0d 14147 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (𝐵↑2))
10136, 37, 99, 100mulge0d 11761 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 ≤ ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)))
102101adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → 0 ≤ ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)))
10337adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (𝐵↑2) ∈ ℝ)
10446adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
105 simprl 780 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → 𝐸 ≠ 0)
10631, 105, 66syl2an2r 695 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (𝐸↑2) ∈ ℝ+)
10770adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (𝐵↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)))
108103, 104, 106, 107ltmul2dd 13090 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐸↑2) · (𝐵↑2)) < ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
10996, 97, 98, 102, 108lelttrd 11338 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → 0 < ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
110 oveq1 7399 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐷 = 0 → (𝐷 · 𝐴) = (0 · 𝐴))
111110adantl 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0) → (𝐷 · 𝐴) = (0 · 𝐴))
11214mul02d 11378 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (0 · 𝐴) = 0)
113111, 112sylan9eqr 2818 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (𝐷 · 𝐴) = 0)
114113oveq1d 7407 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) = (0 · (𝐸 · 𝐵)))
11532recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (𝐸 · 𝐵) ∈ ℂ)
116115mul02d 11378 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 · (𝐸 · 𝐵)) = 0)
117116adantr 484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (0 · (𝐸 · 𝐵)) = 0)
118114, 117eqtrd 2796 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) = 0)
119118oveq2d 7408 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) = (2 · 0))
120 2t0e0 12385 . . . . . . . . . 10 (2 · 0) = 0
121119, 120eqtrdi 2812 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) = 0)
122 sq0i 14203 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐷 = 0 → (𝐷↑2) = 0)
123122adantl 485 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0) → (𝐷↑2) = 0)
124123adantl 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (𝐷↑2) = 0)
125124oveq1d 7407 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) = (0 · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
12648recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)) ∈ ℂ)
127126mul02d 11378 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) = 0)
128127adantr 484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (0 · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) = 0)
129125, 128eqtrd 2796 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) = 0)
130129oveq2d 7408 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + 0))
13147recnd 11207 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) ∈ ℂ)
132131addridd 11380 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + 0) = ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
133132adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + 0) = ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
134130, 133eqtrd 2796 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
135109, 121, 1343brtr4d 5131 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
136135ex 416 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐸 ≠ 0 ∧ 𝐷 = 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
13795, 136biimtrrid 245 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐵𝑌) ≠ 0 ∧ (𝑋𝐴) = 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
1389, 93, 137syl2and 617 . . . . 5 (𝜑 → ((𝐵𝑌 ∧ ¬ 𝐴𝑋) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
139138imp 410 . . . 4 ((𝜑 ∧ (𝐵𝑌 ∧ ¬ 𝐴𝑋)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
140 nne 2960 . . . . . . 7 𝐵𝑌𝐵 = 𝑌)
1412, 5subeq0ad 11549 . . . . . . . 8 (𝜑 → ((𝐵𝑌) = 0 ↔ 𝐵 = 𝑌))
142141biimprd 250 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵 = 𝑌 → (𝐵𝑌) = 0))
143140, 142biimtrid 244 . . . . . 6 (𝜑 → (¬ 𝐵𝑌 → (𝐵𝑌) = 0))
14420eqeq1i 2766 . . . . . . . 8 (𝐸 = 0 ↔ (𝐵𝑌) = 0)
145144, 23anbi12i 637 . . . . . . 7 ((𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) ↔ ((𝐵𝑌) = 0 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0))
146 0red 11181 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 0 ∈ ℝ)
14741adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)) ∈ ℝ)
14849adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) ∈ ℝ)
14928sqge0d 14147 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (𝐷↑2))
15013sqge0d 14147 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 0 ≤ (𝐴↑2))
15139, 40, 149, 150mulge0d 11761 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → 0 ≤ ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)))
152151adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 0 ≤ ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)))
15340adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐴↑2) ∈ ℝ)
15448adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)) ∈ ℝ)
155 simprr 782 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 𝐷 ≠ 0)
15628, 155, 76syl2an2r 695 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐷↑2) ∈ ℝ+)
15737recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
15840recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
159157, 158addcomd 11382 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝐵↑2) + (𝐴↑2)) = ((𝐴↑2) + (𝐵↑2)))
160159, 68eqbrtrd 5121 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → ((𝐵↑2) + (𝐴↑2)) < (𝑅↑2))
16137, 40, 45ltaddsub2d 11785 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (((𝐵↑2) + (𝐴↑2)) < (𝑅↑2) ↔ (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
162160, 161mpbid 234 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))
163162adantr 484 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐴↑2) < ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))
164153, 154, 156, 163ltmul2dd 13090 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷↑2) · (𝐴↑2)) < ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
165146, 147, 148, 152, 164lelttrd 11338 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 0 < ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
166 oveq1 7399 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐸 = 0 → (𝐸 · 𝐵) = (0 · 𝐵))
167166adantr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → (𝐸 · 𝐵) = (0 · 𝐵))
1682mul02d 11378 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → (0 · 𝐵) = 0)
169167, 168sylan9eqr 2818 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐸 · 𝐵) = 0)
170169oveq2d 7408 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) = ((𝐷 · 𝐴) · 0))
17128adantr 484 . . . . . . . . . . . . . . 15 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 𝐷 ∈ ℝ)
172171recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 𝐷 ∈ ℂ)
17314adantr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → 𝐴 ∈ ℂ)
174172, 173mulcld 11199 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐷 · 𝐴) ∈ ℂ)
175174mul01d 11379 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷 · 𝐴) · 0) = 0)
176170, 175eqtrd 2796 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) = 0)
177176oveq2d 7408 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) = (2 · 0))
178177, 120eqtrdi 2812 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) = 0)
179 sq0i 14203 . . . . . . . . . . . . . . 15 (𝐸 = 0 → (𝐸↑2) = 0)
180179adantr 484 . . . . . . . . . . . . . 14 ((𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → (𝐸↑2) = 0)
181180adantl 485 . . . . . . . . . . . . 13 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (𝐸↑2) = 0)
182181oveq1d 7407 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) = (0 · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
18346recnd 11207 . . . . . . . . . . . . . 14 (𝜑 → ((𝑅↑2) − (𝐴↑2)) ∈ ℂ)
184183mul02d 11378 . . . . . . . . . . . . 13 (𝜑 → (0 · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) = 0)
185184adantr 484 . . . . . . . . . . . 12 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (0 · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) = 0)
186182, 185eqtrd 2796 . . . . . . . . . . 11 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) = 0)
187186oveq1d 7407 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = (0 + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
18849recnd 11207 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) ∈ ℂ)
189188addlidd 11381 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (0 + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
190189adantr 484 . . . . . . . . . 10 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (0 + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
191187, 190eqtrd 2796 . . . . . . . . 9 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
192165, 178, 1913brtr4d 5131 . . . . . . . 8 ((𝜑 ∧ (𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
193192ex 416 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐸 = 0 ∧ 𝐷 ≠ 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
194145, 193biimtrrid 245 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐵𝑌) = 0 ∧ (𝑋𝐴) ≠ 0) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
195143, 19, 194syl2and 617 . . . . 5 (𝜑 → ((¬ 𝐵𝑌𝐴𝑋) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
196195imp 410 . . . 4 ((𝜑 ∧ (¬ 𝐵𝑌𝐴𝑋)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
197 ioran 996 . . . . . 6 (¬ (𝐵𝑌𝐴𝑋) ↔ (¬ 𝐵𝑌 ∧ ¬ 𝐴𝑋))
198 2itscp.n . . . . . . 7 (𝜑 → (𝐵𝑌𝐴𝑋))
199198pm2.24d 151 . . . . . 6 (𝜑 → (¬ (𝐵𝑌𝐴𝑋) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
200197, 199biimtrrid 245 . . . . 5 (𝜑 → ((¬ 𝐵𝑌 ∧ ¬ 𝐴𝑋) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))))
201200imp 410 . . . 4 ((𝜑 ∧ (¬ 𝐵𝑌 ∧ ¬ 𝐴𝑋)) → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
20287, 139, 196, 2014casesdan 1052 . . 3 (𝜑 → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
20334, 50posdifd 11771 . . 3 (𝜑 → ((2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) < (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) ↔ 0 < ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))))
204202, 203mpbid 234 . 2 (𝜑 → 0 < ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
205 2itscp.c . . 3 𝐶 = ((𝐷 · 𝐵) + (𝐸 · 𝐴))
206 2itscp.q . . 3 𝑄 = ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))
207 2itscp.s . . 3 𝑆 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))
20813, 1, 10, 4, 22, 20, 205, 44, 206, 2072itscplem3 49366 . 2 (𝜑𝑆 = ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
209204, 208breqtrrd 5127 1 (𝜑 → 0 < 𝑆)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ¬ wn 3  wi 4  wa 399  wo 858   = wceq 1559  wcel 2141  wne 2956   class class class wbr 5099  (class class class)co 7392  cc 11068  cr 11069  0cc0 11070   + caddc 11073   · cmul 11075   < clt 11213  cle 11214  cmin 11411  2c2 12269  +crp 12990  cexp 14071
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1814  ax-4 1828  ax-5 1929  ax-6 1986  ax-7 2027  ax-8 2143  ax-9 2151  ax-10 2174  ax-11 2190  ax-12 2211  ax-ext 2733  ax-sep 5245  ax-nul 5255  ax-pow 5321  ax-pr 5389  ax-un 7714  ax-cnex 11126  ax-resscn 11127  ax-1cn 11128  ax-icn 11129  ax-addcl 11130  ax-addrcl 11131  ax-mulcl 11132  ax-mulrcl 11133  ax-mulcom 11134  ax-addass 11135  ax-mulass 11136  ax-distr 11137  ax-i2m1 11138  ax-1ne0 11139  ax-1rid 11140  ax-rnegex 11141  ax-rrecex 11142  ax-cnre 11143  ax-pre-lttri 11144  ax-pre-lttrn 11145  ax-pre-ltadd 11146  ax-pre-mulgt0 11147
This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1098  df-3an 1099  df-tru 1562  df-fal 1572  df-ex 1799  df-nf 1803  df-sb 2090  df-mo 2565  df-eu 2595  df-clab 2740  df-cleq 2753  df-clel 2836  df-nfc 2910  df-ne 2957  df-nel 3061  df-ral 3076  df-rex 3086  df-reu 3367  df-rab 3414  df-v 3455  df-sbc 3745  df-csb 3853  df-dif 3907  df-un 3909  df-in 3911  df-ss 3921  df-pss 3924  df-nul 4286  df-if 4480  df-pw 4556  df-sn 4582  df-pr 4584  df-op 4588  df-uni 4865  df-iun 4950  df-br 5100  df-opab 5162  df-mpt 5181  df-tr 5207  df-id 5540  df-eprel 5545  df-po 5553  df-so 5554  df-fr 5598  df-we 5600  df-xp 5651  df-rel 5652  df-cnv 5653  df-co 5654  df-dm 5655  df-rn 5656  df-res 5657  df-ima 5658  df-pred 6284  df-ord 6345  df-on 6346  df-lim 6347  df-suc 6348  df-iota 6473  df-fun 6519  df-fn 6520  df-f 6521  df-f1 6522  df-fo 6523  df-f1o 6524  df-fv 6525  df-riota 7349  df-ov 7395  df-oprab 7396  df-mpo 7397  df-om 7843  df-2nd 7967  df-frecs 8257  df-wrecs 8288  df-recs 8337  df-rdg 8376  df-er 8673  df-en 8924  df-dom 8925  df-sdom 8926  df-pnf 11215  df-mnf 11216  df-xr 11217  df-ltxr 11218  df-le 11219  df-sub 11413  df-neg 11414  df-nn 12208  df-2 12277  df-n0 12479  df-z 12566  df-uz 12837  df-rp 12991  df-seq 14012  df-exp 14072
This theorem is referenced by:  itscnhlinecirc02plem1  49368  inlinecirc02p  49373
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