Proof of Theorem dquartlem2
| Step | Hyp | Ref
| Expression |
| 1 | | dquart.m |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝑀 = ((2 · 𝑆)↑2)) |
| 2 | | 2cn 12320 |
. . . . . . . . 9
⊢ 2 ∈
ℂ |
| 3 | | dquart.s |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → 𝑆 ∈ ℂ) |
| 4 | | mulcl 11218 |
. . . . . . . . 9
⊢ ((2
∈ ℂ ∧ 𝑆
∈ ℂ) → (2 · 𝑆) ∈ ℂ) |
| 5 | 2, 3, 4 | sylancr 587 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (2 · 𝑆) ∈
ℂ) |
| 6 | 5 | sqcld 14167 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑆)↑2) ∈
ℂ) |
| 7 | 1, 6 | eqeltrd 2835 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℂ) |
| 8 | | dquart.b |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → 𝐵 ∈ ℂ) |
| 9 | 7, 8 | addcld 11259 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (𝑀 + 𝐵) ∈ ℂ) |
| 10 | 2 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 2 ∈
ℂ) |
| 11 | | 2ne0 12349 |
. . . . . 6
⊢ 2 ≠
0 |
| 12 | 11 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 2 ≠ 0) |
| 13 | 9, 10, 12 | sqdivd 14182 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵) / 2)↑2) = (((𝑀 + 𝐵)↑2) / (2↑2))) |
| 14 | | sq2 14220 |
. . . . 5
⊢
(2↑2) = 4 |
| 15 | 14 | oveq2i 7421 |
. . . 4
⊢ (((𝑀 + 𝐵)↑2) / (2↑2)) = (((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) |
| 16 | 13, 15 | eqtrdi 2787 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵) / 2)↑2) = (((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4)) |
| 17 | 16 | oveq1d 7425 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵) / 2)↑2) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) = ((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀))) |
| 18 | 9 | sqcld 14167 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝑀 + 𝐵)↑2) ∈ ℂ) |
| 19 | | 4cn 12330 |
. . . . . 6
⊢ 4 ∈
ℂ |
| 20 | 19 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 4 ∈
ℂ) |
| 21 | | 4ne0 12353 |
. . . . . 6
⊢ 4 ≠
0 |
| 22 | 21 | a1i 11 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 4 ≠ 0) |
| 23 | 18, 20, 22 | divcld 12022 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) ∈
ℂ) |
| 24 | | dquart.c |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → 𝐶 ∈ ℂ) |
| 25 | 24 | sqcld 14167 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐶↑2) ∈ ℂ) |
| 26 | 25, 20, 22 | divcld 12022 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((𝐶↑2) / 4) ∈
ℂ) |
| 27 | | dquart.m0 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → 𝑀 ≠ 0) |
| 28 | 26, 7, 27 | divcld 12022 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀) ∈ ℂ) |
| 29 | 23, 28 | subcld 11599 |
. . 3
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) ∈ ℂ) |
| 30 | | dquart.d |
. . 3
⊢ (𝜑 → 𝐷 ∈ ℂ) |
| 31 | 23, 28, 7 | subdird 11699 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) · 𝑀) = (((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) · 𝑀) − ((((𝐶↑2) / 4) / 𝑀) · 𝑀))) |
| 32 | 18, 7, 20, 22 | div23d 12059 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) / 4) = ((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) · 𝑀)) |
| 33 | 32 | eqcomd 2742 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) · 𝑀) = ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) / 4)) |
| 34 | 26, 7, 27 | divcan1d 12023 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((((𝐶↑2) / 4) / 𝑀) · 𝑀) = ((𝐶↑2) / 4)) |
| 35 | 33, 34 | oveq12d 7428 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) · 𝑀) − ((((𝐶↑2) / 4) / 𝑀) · 𝑀)) = (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) / 4) − ((𝐶↑2) / 4))) |
| 36 | | binom2 14240 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 𝐵 ∈ ℂ) → ((𝑀 + 𝐵)↑2) = (((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) + (𝐵↑2))) |
| 37 | 7, 8, 36 | syl2anc 584 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝑀 + 𝐵)↑2) = (((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) + (𝐵↑2))) |
| 38 | 37 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) = ((((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) + (𝐵↑2)) · 𝑀)) |
| 39 | 7 | sqcld 14167 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (𝑀↑2) ∈ ℂ) |
| 40 | 7, 8 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → (𝑀 · 𝐵) ∈ ℂ) |
| 41 | | mulcl 11218 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ ((2
∈ ℂ ∧ (𝑀
· 𝐵) ∈ ℂ)
→ (2 · (𝑀
· 𝐵)) ∈
ℂ) |
| 42 | 2, 40, 41 | sylancr 587 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (2 · (𝑀 · 𝐵)) ∈ ℂ) |
| 43 | 39, 42 | addcld 11259 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) ∈ ℂ) |
| 44 | 8 | sqcld 14167 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (𝐵↑2) ∈ ℂ) |
| 45 | 43, 44, 7 | adddird 11265 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) + (𝐵↑2)) · 𝑀) = ((((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) · 𝑀) + ((𝐵↑2) · 𝑀))) |
| 46 | 39, 42, 7 | adddird 11265 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) · 𝑀) = (((𝑀↑2) · 𝑀) + ((2 · (𝑀 · 𝐵)) · 𝑀))) |
| 47 | | df-3 12309 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ 3 = (2 +
1) |
| 48 | 47 | oveq2i 7421 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝑀↑3) = (𝑀↑(2 + 1)) |
| 49 | | 2nn0 12523 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ 2 ∈
ℕ0 |
| 50 | | expp1 14091 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 2 ∈
ℕ0) → (𝑀↑(2 + 1)) = ((𝑀↑2) · 𝑀)) |
| 51 | 7, 49, 50 | sylancl 586 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (𝑀↑(2 + 1)) = ((𝑀↑2) · 𝑀)) |
| 52 | 48, 51 | eqtr2id 2784 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → ((𝑀↑2) · 𝑀) = (𝑀↑3)) |
| 53 | | mulcl 11218 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ ((2
∈ ℂ ∧ 𝐵
∈ ℂ) → (2 · 𝐵) ∈ ℂ) |
| 54 | 2, 8, 53 | sylancr 587 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (2 · 𝐵) ∈
ℂ) |
| 55 | 54, 7, 7 | mulassd 11263 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → (((2 · 𝐵) · 𝑀) · 𝑀) = ((2 · 𝐵) · (𝑀 · 𝑀))) |
| 56 | 10, 7, 8 | mulassd 11263 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑀) · 𝐵) = (2 · (𝑀 · 𝐵))) |
| 57 | 10, 7, 8 | mul32d 11450 |
. . . . . . . . . . . . . . . . 17
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝑀) · 𝐵) = ((2 · 𝐵) · 𝑀)) |
| 58 | 56, 57 | eqtr3d 2773 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (2 · (𝑀 · 𝐵)) = ((2 · 𝐵) · 𝑀)) |
| 59 | 58 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → ((2 · (𝑀 · 𝐵)) · 𝑀) = (((2 · 𝐵) · 𝑀) · 𝑀)) |
| 60 | 7 | sqvald 14166 |
. . . . . . . . . . . . . . . 16
⊢ (𝜑 → (𝑀↑2) = (𝑀 · 𝑀)) |
| 61 | 60 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . . . . . . . 15
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2)) = ((2 · 𝐵) · (𝑀 · 𝑀))) |
| 62 | 55, 59, 61 | 3eqtr4d 2781 |
. . . . . . . . . . . . . 14
⊢ (𝜑 → ((2 · (𝑀 · 𝐵)) · 𝑀) = ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) |
| 63 | 52, 62 | oveq12d 7428 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑2) · 𝑀) + ((2 · (𝑀 · 𝐵)) · 𝑀)) = ((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2)))) |
| 64 | 46, 63 | eqtrd 2771 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) · 𝑀) = ((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2)))) |
| 65 | 64 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑2) + (2 · (𝑀 · 𝐵))) · 𝑀) + ((𝐵↑2) · 𝑀)) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((𝐵↑2) · 𝑀))) |
| 66 | 38, 45, 65 | 3eqtrd 2775 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((𝐵↑2) · 𝑀))) |
| 67 | 66 | oveq1d 7425 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((𝐵↑2) · 𝑀)) − ((4 · 𝐷) · 𝑀))) |
| 68 | | 3nn0 12524 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ 3 ∈
ℕ0 |
| 69 | | expcl 14102 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((𝑀 ∈ ℂ ∧ 3 ∈
ℕ0) → (𝑀↑3) ∈ ℂ) |
| 70 | 7, 68, 69 | sylancl 586 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (𝑀↑3) ∈ ℂ) |
| 71 | 54, 39 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2)) ∈ ℂ) |
| 72 | 70, 71 | addcld 11259 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) ∈ ℂ) |
| 73 | 44, 7 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((𝐵↑2) · 𝑀) ∈ ℂ) |
| 74 | | mulcl 11218 |
. . . . . . . . . . . . 13
⊢ ((4
∈ ℂ ∧ 𝐷
∈ ℂ) → (4 · 𝐷) ∈ ℂ) |
| 75 | 19, 30, 74 | sylancr 587 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → (4 · 𝐷) ∈
ℂ) |
| 76 | 75, 7 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((4 · 𝐷) · 𝑀) ∈ ℂ) |
| 77 | 72, 73, 76 | addsubassd 11619 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((𝐵↑2) · 𝑀)) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)))) |
| 78 | 44, 75, 7 | subdird 11699 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀) = (((𝐵↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀))) |
| 79 | 78 | oveq2d 7426 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)))) |
| 80 | 77, 79 | eqtr4d 2774 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((𝐵↑2) · 𝑀)) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀))) |
| 81 | 44, 75 | subcld 11599 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → ((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) ∈
ℂ) |
| 82 | 81, 7 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀) ∈ ℂ) |
| 83 | 72, 82 | addcld 11259 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) ∈ ℂ) |
| 84 | 25 | negcld 11586 |
. . . . . . . . . . . 12
⊢ (𝜑 → -(𝐶↑2) ∈ ℂ) |
| 85 | 72, 82, 84 | addassd 11262 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) + -(𝐶↑2)) = (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀) + -(𝐶↑2)))) |
| 86 | 83, 25 | negsubd 11605 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) + -(𝐶↑2)) = ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) − (𝐶↑2))) |
| 87 | | dquart.3 |
. . . . . . . . . . 11
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + ((((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀) + -(𝐶↑2))) = 0) |
| 88 | 85, 86, 87 | 3eqtr3d 2779 |
. . . . . . . . . 10
⊢ (𝜑 → ((((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) − (𝐶↑2)) = 0) |
| 89 | 83, 25, 88 | subeq0d 11607 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((𝑀↑3) + ((2 · 𝐵) · (𝑀↑2))) + (((𝐵↑2) − (4 · 𝐷)) · 𝑀)) = (𝐶↑2)) |
| 90 | 67, 80, 89 | 3eqtrd 2775 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = (𝐶↑2)) |
| 91 | 18, 7 | mulcld 11260 |
. . . . . . . . 9
⊢ (𝜑 → (((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) ∈ ℂ) |
| 92 | | subsub23 11492 |
. . . . . . . . 9
⊢
(((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) ∈ ℂ ∧ ((4
· 𝐷) · 𝑀) ∈ ℂ ∧ (𝐶↑2) ∈ ℂ) →
(((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = (𝐶↑2) ↔ ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) = ((4 · 𝐷) · 𝑀))) |
| 93 | 91, 76, 25, 92 | syl3anc 1373 |
. . . . . . . 8
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − ((4 · 𝐷) · 𝑀)) = (𝐶↑2) ↔ ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) = ((4 · 𝐷) · 𝑀))) |
| 94 | 90, 93 | mpbid 232 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) = ((4 · 𝐷) · 𝑀)) |
| 95 | 20, 30, 7 | mulassd 11263 |
. . . . . . 7
⊢ (𝜑 → ((4 · 𝐷) · 𝑀) = (4 · (𝐷 · 𝑀))) |
| 96 | 94, 95 | eqtrd 2771 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) = (4 · (𝐷 · 𝑀))) |
| 97 | 96 | oveq1d 7425 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) / 4) = ((4 · (𝐷 · 𝑀)) / 4)) |
| 98 | 91, 25, 20, 22 | divsubdird 12061 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) − (𝐶↑2)) / 4) = (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) / 4) − ((𝐶↑2) / 4))) |
| 99 | 30, 7 | mulcld 11260 |
. . . . . 6
⊢ (𝜑 → (𝐷 · 𝑀) ∈ ℂ) |
| 100 | 99, 20, 22 | divcan3d 12027 |
. . . . 5
⊢ (𝜑 → ((4 · (𝐷 · 𝑀)) / 4) = (𝐷 · 𝑀)) |
| 101 | 97, 98, 100 | 3eqtr3d 2779 |
. . . 4
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) · 𝑀) / 4) − ((𝐶↑2) / 4)) = (𝐷 · 𝑀)) |
| 102 | 31, 35, 101 | 3eqtrd 2775 |
. . 3
⊢ (𝜑 → (((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) · 𝑀) = (𝐷 · 𝑀)) |
| 103 | 29, 30, 7, 27, 102 | mulcan2ad 11878 |
. 2
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵)↑2) / 4) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) = 𝐷) |
| 104 | 17, 103 | eqtrd 2771 |
1
⊢ (𝜑 → ((((𝑀 + 𝐵) / 2)↑2) − (((𝐶↑2) / 4) / 𝑀)) = 𝐷) |