MPE Home Metamath Proof Explorer < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >  dcubic1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem dcubic1 26903
Description: Forward direction of dcubic 26904: the claimed formula produces solutions to the cubic equation. (Contributed by Mario Carneiro, 25-Apr-2015.)
Hypotheses
Ref Expression
dcubic.c (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
dcubic.d (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
dcubic.x (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
dcubic.t (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
dcubic.3 (𝜑 → (𝑇↑3) = (𝐺𝑁))
dcubic.g (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
dcubic.2 (𝜑 → (𝐺↑2) = ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)))
dcubic.m (𝜑𝑀 = (𝑃 / 3))
dcubic.n (𝜑𝑁 = (𝑄 / 2))
dcubic.0 (𝜑𝑇 ≠ 0)
dcubic1.x (𝜑𝑋 = (𝑇 − (𝑀 / 𝑇)))
Assertion
Ref Expression
dcubic1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0)

Proof of Theorem dcubic1
StepHypRef Expression
1 dcubic.3 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑇↑3) = (𝐺𝑁))
21oveq1d 7446 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = ((𝐺𝑁)↑2))
3 dcubic.g . . . . . . 7 (𝜑𝐺 ∈ ℂ)
4 dcubic.n . . . . . . . 8 (𝜑𝑁 = (𝑄 / 2))
5 dcubic.d . . . . . . . . 9 (𝜑𝑄 ∈ ℂ)
65halfcld 12509 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝑄 / 2) ∈ ℂ)
74, 6eqeltrd 2839 . . . . . . 7 (𝜑𝑁 ∈ ℂ)
8 binom2sub 14256 . . . . . . 7 ((𝐺 ∈ ℂ ∧ 𝑁 ∈ ℂ) → ((𝐺𝑁)↑2) = (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)))
93, 7, 8syl2anc 584 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝐺𝑁)↑2) = (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)))
10 dcubic.2 . . . . . . . 8 (𝜑 → (𝐺↑2) = ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)))
11 2cnd 12342 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 2 ∈ ℂ)
1211, 3, 7mul12d 11468 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝐺 · 𝑁)) = (𝐺 · (2 · 𝑁)))
134oveq2d 7447 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2 · 𝑁) = (2 · (𝑄 / 2)))
14 2ne0 12368 . . . . . . . . . . . . 13 2 ≠ 0
1514a1i 11 . . . . . . . . . . . 12 (𝜑 → 2 ≠ 0)
165, 11, 15divcan2d 12043 . . . . . . . . . . 11 (𝜑 → (2 · (𝑄 / 2)) = 𝑄)
1713, 16eqtrd 2775 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (2 · 𝑁) = 𝑄)
1817oveq2d 7447 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐺 · (2 · 𝑁)) = (𝐺 · 𝑄))
193, 5mulcomd 11280 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝐺 · 𝑄) = (𝑄 · 𝐺))
2012, 18, 193eqtrd 2779 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝐺 · 𝑁)) = (𝑄 · 𝐺))
2110, 20oveq12d 7449 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) = (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
2221oveq1d 7446 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝐺↑2) − (2 · (𝐺 · 𝑁))) + (𝑁↑2)) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
232, 9, 223eqtrd 2779 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
247sqcld 14181 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑁↑2) ∈ ℂ)
25 dcubic.m . . . . . . . . 9 (𝜑𝑀 = (𝑃 / 3))
26 dcubic.c . . . . . . . . . 10 (𝜑𝑃 ∈ ℂ)
27 3cn 12345 . . . . . . . . . . 11 3 ∈ ℂ
2827a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 3 ∈ ℂ)
29 3ne0 12370 . . . . . . . . . . 11 3 ≠ 0
3029a1i 11 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → 3 ≠ 0)
3126, 28, 30divcld 12041 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (𝑃 / 3) ∈ ℂ)
3225, 31eqeltrd 2839 . . . . . . . 8 (𝜑𝑀 ∈ ℂ)
33 3nn0 12542 . . . . . . . 8 3 ∈ ℕ0
34 expcl 14117 . . . . . . . 8 ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 3 ∈ ℕ0) → (𝑀↑3) ∈ ℂ)
3532, 33, 34sylancl 586 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑀↑3) ∈ ℂ)
3624, 35addcld 11278 . . . . . 6 (𝜑 → ((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ)
375, 3mulcld 11279 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 · 𝐺) ∈ ℂ)
3836, 24, 37addsubd 11639 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) − (𝑄 · 𝐺)) = ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + (𝑁↑2)))
3924, 35, 24add32d 11487 . . . . . . 7 (𝜑 → (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) = (((𝑁↑2) + (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
40242timesd 12507 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = ((𝑁↑2) + (𝑁↑2)))
4140oveq1d 7446 . . . . . . 7 (𝜑 → ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) = (((𝑁↑2) + (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
4239, 41eqtr4d 2778 . . . . . 6 (𝜑 → (((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) = ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))
4342oveq1d 7446 . . . . 5 (𝜑 → ((((𝑁↑2) + (𝑀↑3)) + (𝑁↑2)) − (𝑄 · 𝐺)) = (((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
4423, 38, 433eqtr2d 2781 . . . 4 (𝜑 → ((𝑇↑3)↑2) = (((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)))
455, 3, 7subdid 11717 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄 · (𝐺𝑁)) = ((𝑄 · 𝐺) − (𝑄 · 𝑁)))
461oveq2d 7447 . . . . . . 7 (𝜑 → (𝑄 · (𝑇↑3)) = (𝑄 · (𝐺𝑁)))
477sqvald 14180 . . . . . . . . . 10 (𝜑 → (𝑁↑2) = (𝑁 · 𝑁))
4847oveq2d 7447 . . . . . . . . 9 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = (2 · (𝑁 · 𝑁)))
4911, 7, 7mulassd 11282 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((2 · 𝑁) · 𝑁) = (2 · (𝑁 · 𝑁)))
5017oveq1d 7446 . . . . . . . . 9 (𝜑 → ((2 · 𝑁) · 𝑁) = (𝑄 · 𝑁))
5148, 49, 503eqtr2d 2781 . . . . . . . 8 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) = (𝑄 · 𝑁))
5251oveq2d 7447 . . . . . . 7 (𝜑 → ((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) = ((𝑄 · 𝐺) − (𝑄 · 𝑁)))
5345, 46, 523eqtr4d 2785 . . . . . 6 (𝜑 → (𝑄 · (𝑇↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))))
5453oveq1d 7446 . . . . 5 (𝜑 → ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3)) = (((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) − (𝑀↑3)))
55 2cn 12339 . . . . . . 7 2 ∈ ℂ
56 mulcl 11237 . . . . . . 7 ((2 ∈ ℂ ∧ (𝑁↑2) ∈ ℂ) → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
5755, 24, 56sylancr 587 . . . . . 6 (𝜑 → (2 · (𝑁↑2)) ∈ ℂ)
5837, 57, 35subsub4d 11649 . . . . 5 (𝜑 → (((𝑄 · 𝐺) − (2 · (𝑁↑2))) − (𝑀↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3))))
5954, 58eqtrd 2775 . . . 4 (𝜑 → ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3)) = ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3))))
6044, 59oveq12d 7449 . . 3 (𝜑 → (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))))
6157, 35addcld 11278 . . . 4 (𝜑 → ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ)
62 npncan2 11534 . . . 4 ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) ∈ ℂ ∧ (𝑄 · 𝐺) ∈ ℂ) → ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))) = 0)
6361, 37, 62syl2anc 584 . . 3 (𝜑 → ((((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)) − (𝑄 · 𝐺)) + ((𝑄 · 𝐺) − ((2 · (𝑁↑2)) + (𝑀↑3)))) = 0)
6460, 63eqtrd 2775 . 2 (𝜑 → (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = 0)
65 dcubic.x . . 3 (𝜑𝑋 ∈ ℂ)
66 dcubic.t . . 3 (𝜑𝑇 ∈ ℂ)
67 dcubic.0 . . 3 (𝜑𝑇 ≠ 0)
68 dcubic1.x . . 3 (𝜑𝑋 = (𝑇 − (𝑀 / 𝑇)))
6926, 5, 65, 66, 1, 3, 10, 25, 4, 67, 66, 67, 68dcubic1lem 26901 . 2 (𝜑 → (((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0 ↔ (((𝑇↑3)↑2) + ((𝑄 · (𝑇↑3)) − (𝑀↑3))) = 0))
7064, 69mpbird 257 1 (𝜑 → ((𝑋↑3) + ((𝑃 · 𝑋) + 𝑄)) = 0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  wi 4   = wceq 1537  wcel 2106  wne 2938  (class class class)co 7431  cc 11151  0cc0 11153   + caddc 11156   · cmul 11158  cmin 11490   / cdiv 11918  2c2 12319  3c3 12320  0cn0 12524  cexp 14099
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1792  ax-4 1806  ax-5 1908  ax-6 1965  ax-7 2005  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2139  ax-11 2155  ax-12 2175  ax-ext 2706  ax-sep 5302  ax-nul 5312  ax-pow 5371  ax-pr 5438  ax-un 7754  ax-cnex 11209  ax-resscn 11210  ax-1cn 11211  ax-icn 11212  ax-addcl 11213  ax-addrcl 11214  ax-mulcl 11215  ax-mulrcl 11216  ax-mulcom 11217  ax-addass 11218  ax-mulass 11219  ax-distr 11220  ax-i2m1 11221  ax-1ne0 11222  ax-1rid 11223  ax-rnegex 11224  ax-rrecex 11225  ax-cnre 11226  ax-pre-lttri 11227  ax-pre-lttrn 11228  ax-pre-ltadd 11229  ax-pre-mulgt0 11230
This theorem depends on definitions:  df-bi 207  df-an 396  df-or 848  df-3or 1087  df-3an 1088  df-tru 1540  df-fal 1550  df-ex 1777  df-nf 1781  df-sb 2063  df-mo 2538  df-eu 2567  df-clab 2713  df-cleq 2727  df-clel 2814  df-nfc 2890  df-ne 2939  df-nel 3045  df-ral 3060  df-rex 3069  df-rmo 3378  df-reu 3379  df-rab 3434  df-v 3480  df-sbc 3792  df-csb 3909  df-dif 3966  df-un 3968  df-in 3970  df-ss 3980  df-pss 3983  df-nul 4340  df-if 4532  df-pw 4607  df-sn 4632  df-pr 4634  df-op 4638  df-uni 4913  df-iun 4998  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5583  df-eprel 5589  df-po 5597  df-so 5598  df-fr 5641  df-we 5643  df-xp 5695  df-rel 5696  df-cnv 5697  df-co 5698  df-dm 5699  df-rn 5700  df-res 5701  df-ima 5702  df-pred 6323  df-ord 6389  df-on 6390  df-lim 6391  df-suc 6392  df-iota 6516  df-fun 6565  df-fn 6566  df-f 6567  df-f1 6568  df-fo 6569  df-f1o 6570  df-fv 6571  df-riota 7388  df-ov 7434  df-oprab 7435  df-mpo 7436  df-om 7888  df-2nd 8014  df-frecs 8305  df-wrecs 8336  df-recs 8410  df-rdg 8449  df-er 8744  df-en 8985  df-dom 8986  df-sdom 8987  df-pnf 11295  df-mnf 11296  df-xr 11297  df-ltxr 11298  df-le 11299  df-sub 11492  df-neg 11493  df-div 11919  df-nn 12265  df-2 12327  df-3 12328  df-4 12329  df-n0 12525  df-z 12612  df-uz 12877  df-rp 13033  df-seq 14040  df-exp 14100  df-dvds 16288
This theorem is referenced by:  dcubic  26904
  Copyright terms: Public domain W3C validator