2itscplem3 - Mathbox for Alexander van der Vekens

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Theorem 2itscplem3 44774

Description: Lemma D for 2itscp 44775. (Contributed by AV, 4-Mar-2023.)

**Hypotheses**
Ref	Expression
2itscp.a	⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
2itscp.b	⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
2itscp.x	⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
2itscp.y	⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)
2itscp.d	⊢ 𝐷 = (𝑋 − 𝐴)
2itscp.e	⊢ 𝐸 = (𝐵 − 𝑌)
2itscp.c	⊢ 𝐶 = ((𝐷 · 𝐵) + (𝐸 · 𝐴))
2itscp.r	⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ ℝ)
2itscplem3.q	⊢ 𝑄 = ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))
2itscplem3.s	⊢ 𝑆 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))

**Assertion**
Ref	Expression
2itscplem3	⊢ (𝜑 → 𝑆 = ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))

**Proof of Theorem 2itscplem3**
Step	Hyp	Ref	Expression
1		2itscplem3.s	. . 3 ⊢ 𝑆 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2))
2	1	a1i 11	. 2 ⊢ (𝜑 → 𝑆 = (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2)))
3		2itscplem3.q	. . . . . 6 ⊢ 𝑄 = ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))
4	3	a1i 11	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → 𝑄 = ((𝐸↑2) + (𝐷↑2)))
5	4	oveq2d 7174	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑅↑2) · 𝑄) = ((𝑅↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))))
6		2itscp.r	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ ℝ)
7	6	recnd 10671	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → 𝑅 ∈ ℂ)
8	7	sqcld 13511	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (𝑅↑2) ∈ ℂ)
9		2itscp.e	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐸 = (𝐵 − 𝑌)
10		2itscp.b	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℝ)
11	10	recnd 10671	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ)
12		2itscp.y	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℝ)
13	12	recnd 10671	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑌 ∈ ℂ)
14	11, 13	subcld 10999	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐵 − 𝑌) ∈ ℂ)
15	9, 14	eqeltrid 2919	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐸 ∈ ℂ)
16	15	sqcld 13511	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐸↑2) ∈ ℂ)
17		2itscp.d	. . . . . . . 8 ⊢ 𝐷 = (𝑋 − 𝐴)
18		2itscp.x	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℝ)
19	18	recnd 10671	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝑋 ∈ ℂ)
20		2itscp.a	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℝ)
21	20	recnd 10671	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → 𝐴 ∈ ℂ)
22	19, 21	subcld 10999	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝑋 − 𝐴) ∈ ℂ)
23	17, 22	eqeltrid 2919	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ)
24	23	sqcld 13511	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐷↑2) ∈ ℂ)
25	16, 24	addcld 10662	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐸↑2) + (𝐷↑2)) ∈ ℂ)
26	8, 25	mulcomd 10664	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((𝑅↑2) · ((𝐸↑2) + (𝐷↑2))) = (((𝐸↑2) + (𝐷↑2)) · (𝑅↑2)))
27	16, 24, 8	adddird 10668	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝐸↑2) + (𝐷↑2)) · (𝑅↑2)) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))))
28	5, 26, 27	3eqtrd 2862	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑅↑2) · 𝑄) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))))
29		2itscp.c	. . . 4 ⊢ 𝐶 = ((𝐷 · 𝐵) + (𝐸 · 𝐴))
30	20, 10, 18, 12, 17, 9, 29	2itscplem2 44773	. . 3 ⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) = ((((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) + ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))))
31	28, 30	oveq12d 7176	. 2 ⊢ (𝜑 → (((𝑅↑2) · 𝑄) − (𝐶↑2)) = ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) + ((𝐸↑2) · (𝐴↑2)))))
32	16, 8	mulcld 10663	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) ∈ ℂ)
33	24, 8	mulcld 10663	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐷↑2) · (𝑅↑2)) ∈ ℂ)
34	32, 33	addcld 10662	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) ∈ ℂ)
35	11	sqcld 13511	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ)
36	24, 35	mulcld 10663	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) ∈ ℂ)
37		2cnd 11718	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
38	23, 21	mulcld 10663	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐷 · 𝐴) ∈ ℂ)
39	15, 11	mulcld 10663	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → (𝐸 · 𝐵) ∈ ℂ)
40	38, 39	mulcld 10663	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)) ∈ ℂ)
41	37, 40	mulcld 10663	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))) ∈ ℂ)
42	34, 36, 41	subsub4d 11030	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) = ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))))
43	42	eqcomd 2829	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))) = (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
44	43	oveq1d 7173	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))))
45	34, 36	subcld 10999	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) ∈ ℂ)
46	21	sqcld 13511	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (𝐴↑2) ∈ ℂ)
47	16, 46	mulcld 10663	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((𝐸↑2) · (𝐴↑2)) ∈ ℂ)
48	45, 41, 47	sub32d 11031	. . . 4 ⊢ (𝜑 → ((((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
49	44, 48	eqtrd 2858	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
50	36, 41	addcld 10662	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) ∈ ℂ)
51	34, 50, 47	subsub4d 11030	. . 3 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − (((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵))))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) + ((𝐸↑2) · (𝐴↑2)))))
52	32, 33, 36	addsubassd 11019	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + (((𝐷↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2)))))
53	24, 8, 35	subdid 11098	. . . . . . . . 9 ⊢ (𝜑 → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) = (((𝐷↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))))
54	53	eqcomd 2829	. . . . . . . 8 ⊢ (𝜑 → (((𝐷↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) = ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))))
55	54	oveq2d 7174	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + (((𝐷↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2)))) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
56	52, 55	eqtrd 2858	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
57	56	oveq1d 7173	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))))
58	8, 35	subcld 10999	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)) ∈ ℂ)
59	24, 58	mulcld 10663	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2))) ∈ ℂ)
60	32, 59, 47	addsubd 11020	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
61	16, 8, 46	subdid 11098	. . . . . . 7 ⊢ (𝜑 → ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) = (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))))
62	61	eqcomd 2829	. . . . . 6 ⊢ (𝜑 → (((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = ((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))))
63	62	oveq1d 7173	. . . . 5 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) = (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
64	57, 60, 63	3eqtrd 2862	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) = (((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))))
65	64	oveq1d 7173	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((𝐷↑2) · (𝐵↑2))) − ((𝐸↑2) · (𝐴↑2))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) = ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
66	49, 51, 65	3eqtr3d 2866	. 2 ⊢ (𝜑 → ((((𝐸↑2) · (𝑅↑2)) + ((𝐷↑2) · (𝑅↑2))) − ((((𝐷↑2) · (𝐵↑2)) + (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))) + ((𝐸↑2) · (𝐴↑2)))) = ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))
67	2, 31, 66	3eqtrd 2862	1 ⊢ (𝜑 → 𝑆 = ((((𝐸↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐴↑2))) + ((𝐷↑2) · ((𝑅↑2) − (𝐵↑2)))) − (2 · ((𝐷 · 𝐴) · (𝐸 · 𝐵)))))

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: → wi 4 = wceq 1537 ∈ wcel 2114 (class class class)co 7158 ℂcc 10537 ℝcr 10538 + caddc 10542 · cmul 10544 − cmin 10872 2c2 11695 ↑cexp 13432

This theorem was proved from axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1796 ax-4 1810 ax-5 1911 ax-6 1970 ax-7 2015 ax-8 2116 ax-9 2124 ax-10 2145 ax-11 2161 ax-12 2177 ax-ext 2795 ax-sep 5205 ax-nul 5212 ax-pow 5268 ax-pr 5332 ax-un 7463 ax-cnex 10595 ax-resscn 10596 ax-1cn 10597 ax-icn 10598 ax-addcl 10599 ax-addrcl 10600 ax-mulcl 10601 ax-mulrcl 10602 ax-mulcom 10603 ax-addass 10604 ax-mulass 10605 ax-distr 10606 ax-i2m1 10607 ax-1ne0 10608 ax-1rid 10609 ax-rnegex 10610 ax-rrecex 10611 ax-cnre 10612 ax-pre-lttri 10613 ax-pre-lttrn 10614 ax-pre-ltadd 10615 ax-pre-mulgt0 10616

This theorem depends on definitions: df-bi 209 df-an 399 df-or 844 df-3or 1084 df-3an 1085 df-tru 1540 df-ex 1781 df-nf 1785 df-sb 2070 df-mo 2622 df-eu 2654 df-clab 2802 df-cleq 2816 df-clel 2895 df-nfc 2965 df-ne 3019 df-nel 3126 df-ral 3145 df-rex 3146 df-reu 3147 df-rab 3149 df-v 3498 df-sbc 3775 df-csb 3886 df-dif 3941 df-un 3943 df-in 3945 df-ss 3954 df-pss 3956 df-nul 4294 df-if 4470 df-pw 4543 df-sn 4570 df-pr 4572 df-tp 4574 df-op 4576 df-uni 4841 df-iun 4923 df-br 5069 df-opab 5131 df-mpt 5149 df-tr 5175 df-id 5462 df-eprel 5467 df-po 5476 df-so 5477 df-fr 5516 df-we 5518 df-xp 5563 df-rel 5564 df-cnv 5565 df-co 5566 df-dm 5567 df-rn 5568 df-res 5569 df-ima 5570 df-pred 6150 df-ord 6196 df-on 6197 df-lim 6198 df-suc 6199 df-iota 6316 df-fun 6359 df-fn 6360 df-f 6361 df-f1 6362 df-fo 6363 df-f1o 6364 df-fv 6365 df-riota 7116 df-ov 7161 df-oprab 7162 df-mpo 7163 df-om 7583 df-2nd 7692 df-wrecs 7949 df-recs 8010 df-rdg 8048 df-er 8291 df-en 8512 df-dom 8513 df-sdom 8514 df-pnf 10679 df-mnf 10680 df-xr 10681 df-ltxr 10682 df-le 10683 df-sub 10874 df-neg 10875 df-nn 11641 df-2 11703 df-n0 11901 df-z 11985 df-uz 12247 df-seq 13373 df-exp 13433

This theorem is referenced by: 2itscp 44775

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