pell1234qrdich - Mathbox for Stefan O'Rear

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Theorem pell1234qrdich 42822

Description: A general Pell solution is either a positive solution, or its negation is. (Contributed by Stefan O'Rear, 18-Sep-2014.)

**Assertion**
Ref	Expression
pell1234qrdich	⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ (Pell1234QR‘𝐷)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))

Proof of Theorem pell1234qrdich Dummy variables 𝑎 𝑏 𝑐 𝑑 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		elpell1234qr 42812	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → (𝐴 ∈ (Pell1234QR‘𝐷) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑎 ∈ ℤ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))))
2		simp-4r 783	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝐴 ∈ ℝ)
3		oveq1 7376	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)))
4	3	eqeq2d 2740	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ↔ 𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏))))
5		oveq1 7376	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → (𝑐↑2) = (𝑎↑2))
6	5	oveq1d 7384	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))))
7	6	eqeq1d 2731	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → (((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1 ↔ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))
8	4, 7	anbi12d 632	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → ((𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) ↔ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)))
9	8	rexbidv 3157	. . . . . . . . . . 11 ⊢ (𝑐 = 𝑎 → (∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) ↔ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)))
10	9	rspcev 3585	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((𝑎 ∈ ℕ₀ ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))
11	10	adantll 714	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))
12		elpell14qr 42810	. . . . . . . . . 10 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))))
13	12	ad4antr 732	. . . . . . . . 9 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ↔ (𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1))))
14	2, 11, 13	mpbir2and 713	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))
15	14	orcd 873	. . . . . . 7 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ 𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))
16	15	exp31 419	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (𝑎 ∈ ℕ₀ → (∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))))
17		simp-5r 785	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝐴 ∈ ℝ)
18	17	renegcld 11581	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝐴 ∈ ℝ)
19		simpllr 775	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝑎 ∈ ℕ₀)
20		znegcl 12544	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑏 ∈ ℤ → -𝑏 ∈ ℤ)
21	20	ad2antlr 727	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝑏 ∈ ℤ)
22		simprl 770	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)))
23	22	negeqd 11391	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝐴 = -(𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)))
24		zcn 12510	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 ∈ ℤ → 𝑎 ∈ ℂ)
25	24	ad4antlr 733	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝑎 ∈ ℂ)
26		eldifi 4090	. . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → 𝐷 ∈ ℕ)
27	26	nncnd 12178	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → 𝐷 ∈ ℂ)
28	27	ad5antr 734	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝐷 ∈ ℂ)
29	28	sqrtcld 15382	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (√‘𝐷) ∈ ℂ)
30		zcn 12510	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ∈ ℤ → 𝑏 ∈ ℂ)
31	30	ad2antlr 727	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → 𝑏 ∈ ℂ)
32	29, 31	mulcld 11170	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ((√‘𝐷) · 𝑏) ∈ ℂ)
33	25, 32	negdid 11522	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -(𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) = (-𝑎 + -((√‘𝐷) · 𝑏)))
34		mulneg2 11591	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (((√‘𝐷) ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → ((√‘𝐷) · -𝑏) = -((√‘𝐷) · 𝑏))
35	34	eqcomd 2735	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (((√‘𝐷) ∈ ℂ ∧ 𝑏 ∈ ℂ) → -((√‘𝐷) · 𝑏) = ((√‘𝐷) · -𝑏))
36	29, 31, 35	syl2anc 584	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -((√‘𝐷) · 𝑏) = ((√‘𝐷) · -𝑏))
37	36	oveq2d 7385	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (-𝑎 + -((√‘𝐷) · 𝑏)) = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏)))
38	23, 33, 37	3eqtrd 2768	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏)))
39		sqneg 14056	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑎 ∈ ℂ → (-𝑎↑2) = (𝑎↑2))
40	25, 39	syl 17	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (-𝑎↑2) = (𝑎↑2))
41		sqneg 14056	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑏 ∈ ℂ → (-𝑏↑2) = (𝑏↑2))
42	31, 41	syl 17	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (-𝑏↑2) = (𝑏↑2))
43	42	oveq2d 7385	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (𝐷 · (-𝑏↑2)) = (𝐷 · (𝑏↑2)))
44	40, 43	oveq12d 7387	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))) = ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))))
45		simprr 772	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)
46	44, 45	eqtrd 2764	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))) = 1)
47		oveq1 7376	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑)))
48	47	eqeq2d 2740	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → (-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ↔ -𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑))))
49		oveq1 7376	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → (𝑐↑2) = (-𝑎↑2))
50	49	oveq1d 7384	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))))
51	50	eqeq1d 2731	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → (((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1 ↔ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1))
52	48, 51	anbi12d 632	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑐 = -𝑎 → ((-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1) ↔ (-𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1)))
53		oveq2 7377	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → ((√‘𝐷) · 𝑑) = ((√‘𝐷) · -𝑏))
54	53	oveq2d 7385	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏)))
55	54	eqeq2d 2740	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → (-𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ↔ -𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏))))
56		oveq1 7376	. . . . . . . . . . . . . . . . 17 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → (𝑑↑2) = (-𝑏↑2))
57	56	oveq2d 7385	. . . . . . . . . . . . . . . 16 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → (𝐷 · (𝑑↑2)) = (𝐷 · (-𝑏↑2)))
58	57	oveq2d 7385	. . . . . . . . . . . . . . 15 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))))
59	58	eqeq1d 2731	. . . . . . . . . . . . . 14 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → (((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1 ↔ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))) = 1))
60	55, 59	anbi12d 632	. . . . . . . . . . . . 13 ⊢ (𝑑 = -𝑏 → ((-𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1) ↔ (-𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏)) ∧ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))) = 1)))
61	52, 60	rspc2ev 3598	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ ((-𝑎 ∈ ℕ₀ ∧ -𝑏 ∈ ℤ ∧ (-𝐴 = (-𝑎 + ((√‘𝐷) · -𝑏)) ∧ ((-𝑎↑2) − (𝐷 · (-𝑏↑2))) = 1)) → ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑑 ∈ ℤ (-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1))
62	19, 21, 38, 46, 61	syl112anc 1376	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑑 ∈ ℤ (-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1))
63		elpell14qr 42810	. . . . . . . . . . . 12 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → (-𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ↔ (-𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑑 ∈ ℤ (-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1))))
64	63	ad5antr 734	. . . . . . . . . . 11 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (-𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ↔ (-𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑐 ∈ ℕ₀ ∃𝑑 ∈ ℤ (-𝐴 = (𝑐 + ((√‘𝐷) · 𝑑)) ∧ ((𝑐↑2) − (𝐷 · (𝑑↑2))) = 1))))
65	18, 62, 64	mpbir2and 713	. . . . . . . . . 10 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))
66	65	olcd 874	. . . . . . . . 9 ⊢ ((((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) ∧ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))
67	66	ex 412	. . . . . . . 8 ⊢ (((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) ∧ 𝑏 ∈ ℤ) → ((𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
68	67	rexlimdva 3134	. . . . . . 7 ⊢ ((((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) ∧ -𝑎 ∈ ℕ₀) → (∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
69	68	ex 412	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (-𝑎 ∈ ℕ₀ → (∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))))
70		elznn0 12520	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑎 ∈ ℤ ↔ (𝑎 ∈ ℝ ∧ (𝑎 ∈ ℕ₀ ∨ -𝑎 ∈ ℕ₀)))
71	70	simprbi 496	. . . . . . 7 ⊢ (𝑎 ∈ ℤ → (𝑎 ∈ ℕ₀ ∨ -𝑎 ∈ ℕ₀))
72	71	adantl 481	. . . . . 6 ⊢ (((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (𝑎 ∈ ℕ₀ ∨ -𝑎 ∈ ℕ₀))
73	16, 69, 72	mpjaod 860	. . . . 5 ⊢ (((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) ∧ 𝑎 ∈ ℤ) → (∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
74	73	rexlimdva 3134	. . . 4 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ ℝ) → (∃𝑎 ∈ ℤ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
75	74	expimpd 453	. . 3 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → ((𝐴 ∈ ℝ ∧ ∃𝑎 ∈ ℤ ∃𝑏 ∈ ℤ (𝐴 = (𝑎 + ((√‘𝐷) · 𝑏)) ∧ ((𝑎↑2) − (𝐷 · (𝑏↑2))) = 1)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
76	1, 75	sylbid 240	. 2 ⊢ (𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) → (𝐴 ∈ (Pell1234QR‘𝐷) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷))))
77	76	imp 406	1 ⊢ ((𝐷 ∈ (ℕ ∖ ◻_NN) ∧ 𝐴 ∈ (Pell1234QR‘𝐷)) → (𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷) ∨ -𝐴 ∈ (Pell14QR‘𝐷)))

Colors of variables: wff setvar class

Syntax hints: → wi 4 ↔ wb 206 ∧ wa 395 ∨ wo 847 = wceq 1540 ∈ wcel 2109 ∃wrex 3053 ∖ cdif 3908 ‘cfv 6499 (class class class)co 7369 ℂcc 11042 ℝcr 11043 1c1 11045 + caddc 11047 · cmul 11049 − cmin 11381 -cneg 11382 ℕcn 12162 2c2 12217 ℕ₀cn0 12418 ℤcz 12505 ↑cexp 14002 √csqrt 15175 ◻_NNcsquarenn 42797 Pell1234QRcpell1234qr 42799 Pell14QRcpell14qr 42800

This theorem was proved from axioms: ax-mp 5 ax-1 6 ax-2 7 ax-3 8 ax-gen 1795 ax-4 1809 ax-5 1910 ax-6 1967 ax-7 2008 ax-8 2111 ax-9 2119 ax-10 2142 ax-11 2158 ax-12 2178 ax-ext 2701 ax-sep 5246 ax-nul 5256 ax-pow 5315 ax-pr 5382 ax-un 7691 ax-cnex 11100 ax-resscn 11101 ax-1cn 11102 ax-icn 11103 ax-addcl 11104 ax-addrcl 11105 ax-mulcl 11106 ax-mulrcl 11107 ax-mulcom 11108 ax-addass 11109 ax-mulass 11110 ax-distr 11111 ax-i2m1 11112 ax-1ne0 11113 ax-1rid 11114 ax-rnegex 11115 ax-rrecex 11116 ax-cnre 11117 ax-pre-lttri 11118 ax-pre-lttrn 11119 ax-pre-ltadd 11120 ax-pre-mulgt0 11121 ax-pre-sup 11122

This theorem depends on definitions: df-bi 207 df-an 396 df-or 848 df-3or 1087 df-3an 1088 df-tru 1543 df-fal 1553 df-ex 1780 df-nf 1784 df-sb 2066 df-mo 2533 df-eu 2562 df-clab 2708 df-cleq 2721 df-clel 2803 df-nfc 2878 df-ne 2926 df-nel 3030 df-ral 3045 df-rex 3054 df-rmo 3351 df-reu 3352 df-rab 3403 df-v 3446 df-sbc 3751 df-csb 3860 df-dif 3914 df-un 3916 df-in 3918 df-ss 3928 df-pss 3931 df-nul 4293 df-if 4485 df-pw 4561 df-sn 4586 df-pr 4588 df-op 4592 df-uni 4868 df-iun 4953 df-br 5103 df-opab 5165 df-mpt 5184 df-tr 5210 df-id 5526 df-eprel 5531 df-po 5539 df-so 5540 df-fr 5584 df-we 5586 df-xp 5637 df-rel 5638 df-cnv 5639 df-co 5640 df-dm 5641 df-rn 5642 df-res 5643 df-ima 5644 df-pred 6262 df-ord 6323 df-on 6324 df-lim 6325 df-suc 6326 df-iota 6452 df-fun 6501 df-fn 6502 df-f 6503 df-f1 6504 df-fo 6505 df-f1o 6506 df-fv 6507 df-riota 7326 df-ov 7372 df-oprab 7373 df-mpo 7374 df-om 7823 df-2nd 7948 df-frecs 8237 df-wrecs 8268 df-recs 8317 df-rdg 8355 df-er 8648 df-en 8896 df-dom 8897 df-sdom 8898 df-sup 9369 df-pnf 11186 df-mnf 11187 df-xr 11188 df-ltxr 11189 df-le 11190 df-sub 11383 df-neg 11384 df-div 11812 df-nn 12163 df-2 12225 df-3 12226 df-n0 12419 df-z 12506 df-uz 12770 df-rp 12928 df-seq 13943 df-exp 14003 df-cj 15041 df-re 15042 df-im 15043 df-sqrt 15177 df-abs 15178 df-pell14qr 42804 df-pell1234qr 42805

This theorem is referenced by: elpell14qr2 42823

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