Users' Mathboxes Mathbox for Stefan O'Rear < Previous   Next >
Nearby theorems
Mirrors  >  Home  >  MPE Home  >  Th. List  >   Mathboxes  >  pellexlem1 Structured version   Visualization version   GIF version

Theorem pellexlem1 41649
Description: Lemma for pellex 41655. Arithmetical core of pellexlem3, norm lower bound. This begins Dirichlet's proof of the Pell equation solution existence; the proof here follows theorem 62 of [vandenDries] p. 43. (Contributed by Stefan O'Rear, 14-Sep-2014.)
Assertion
Ref Expression
pellexlem1 (((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š) โ†’ ((๐ดโ†‘2) โˆ’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))) โ‰  0)

Proof of Theorem pellexlem1
StepHypRef Expression
1 nncn 12222 . . . . . . 7 (๐ด โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
213ad2ant2 1134 . . . . . 6 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„‚)
32sqcld 14111 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ดโ†‘2) โˆˆ โ„‚)
4 nncn 12222 . . . . . . 7 (๐ท โˆˆ โ„• โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚)
543ad2ant1 1133 . . . . . 6 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ท โˆˆ โ„‚)
6 nncn 12222 . . . . . . . 8 (๐ต โˆˆ โ„• โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚)
763ad2ant3 1135 . . . . . . 7 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„‚)
87sqcld 14111 . . . . . 6 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ตโ†‘2) โˆˆ โ„‚)
95, 8mulcld 11236 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2)) โˆˆ โ„‚)
103, 9subeq0ad 11583 . . . 4 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ดโ†‘2) โˆ’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))) = 0 โ†” (๐ดโ†‘2) = (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))))
11 nnne0 12248 . . . . . . . 8 (๐ต โˆˆ โ„• โ†’ ๐ต โ‰  0)
12113ad2ant3 1135 . . . . . . 7 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ต โ‰  0)
13 sqne0 14090 . . . . . . . 8 (๐ต โˆˆ โ„‚ โ†’ ((๐ตโ†‘2) โ‰  0 โ†” ๐ต โ‰  0))
147, 13syl 17 . . . . . . 7 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ตโ†‘2) โ‰  0 โ†” ๐ต โ‰  0))
1512, 14mpbird 256 . . . . . 6 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ตโ†‘2) โ‰  0)
163, 5, 8, 15divmul3d 12026 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2)) = ๐ท โ†” (๐ดโ†‘2) = (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))))
17 sqdiv 14088 . . . . . . . . . 10 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0) โ†’ ((๐ด / ๐ต)โ†‘2) = ((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2)))
1817fveq2d 6895 . . . . . . . . 9 ((๐ด โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โˆˆ โ„‚ โˆง ๐ต โ‰  0) โ†’ (โˆšโ€˜((๐ด / ๐ต)โ†‘2)) = (โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))))
192, 7, 12, 18syl3anc 1371 . . . . . . . 8 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (โˆšโ€˜((๐ด / ๐ต)โ†‘2)) = (โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))))
20 nnre 12221 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด โˆˆ โ„)
21203ad2ant2 1134 . . . . . . . . . 10 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„)
22 nnre 12221 . . . . . . . . . . 11 (๐ต โˆˆ โ„• โ†’ ๐ต โˆˆ โ„)
23223ad2ant3 1135 . . . . . . . . . 10 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„)
2421, 23, 12redivcld 12044 . . . . . . . . 9 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด / ๐ต) โˆˆ โ„)
25 nnnn0 12481 . . . . . . . . . . . 12 (๐ด โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด โˆˆ โ„•0)
2625nn0ge0d 12537 . . . . . . . . . . 11 (๐ด โˆˆ โ„• โ†’ 0 โ‰ค ๐ด)
27263ad2ant2 1134 . . . . . . . . . 10 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ 0 โ‰ค ๐ด)
28 nngt0 12245 . . . . . . . . . . 11 (๐ต โˆˆ โ„• โ†’ 0 < ๐ต)
29283ad2ant3 1135 . . . . . . . . . 10 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ 0 < ๐ต)
30 divge0 12085 . . . . . . . . . 10 (((๐ด โˆˆ โ„ โˆง 0 โ‰ค ๐ด) โˆง (๐ต โˆˆ โ„ โˆง 0 < ๐ต)) โ†’ 0 โ‰ค (๐ด / ๐ต))
3121, 27, 23, 29, 30syl22anc 837 . . . . . . . . 9 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ 0 โ‰ค (๐ด / ๐ต))
3224, 31sqrtsqd 15368 . . . . . . . 8 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (โˆšโ€˜((๐ด / ๐ต)โ†‘2)) = (๐ด / ๐ต))
3319, 32eqtr3d 2774 . . . . . . 7 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))) = (๐ด / ๐ต))
34 nnq 12948 . . . . . . . . 9 (๐ด โˆˆ โ„• โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š)
35343ad2ant2 1134 . . . . . . . 8 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ด โˆˆ โ„š)
36 nnq 12948 . . . . . . . . 9 (๐ต โˆˆ โ„• โ†’ ๐ต โˆˆ โ„š)
37363ad2ant3 1135 . . . . . . . 8 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ๐ต โˆˆ โ„š)
38 qdivcl 12956 . . . . . . . 8 ((๐ด โˆˆ โ„š โˆง ๐ต โˆˆ โ„š โˆง ๐ต โ‰  0) โ†’ (๐ด / ๐ต) โˆˆ โ„š)
3935, 37, 12, 38syl3anc 1371 . . . . . . 7 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (๐ด / ๐ต) โˆˆ โ„š)
4033, 39eqeltrd 2833 . . . . . 6 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))) โˆˆ โ„š)
41 fveq2 6891 . . . . . . 7 (((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2)) = ๐ท โ†’ (โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))) = (โˆšโ€˜๐ท))
4241eleq1d 2818 . . . . . 6 (((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2)) = ๐ท โ†’ ((โˆšโ€˜((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2))) โˆˆ โ„š โ†” (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š))
4340, 42syl5ibcom 244 . . . . 5 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ดโ†‘2) / (๐ตโ†‘2)) = ๐ท โ†’ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š))
4416, 43sylbird 259 . . . 4 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ ((๐ดโ†‘2) = (๐ท ยท (๐ตโ†‘2)) โ†’ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š))
4510, 44sylbid 239 . . 3 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (((๐ดโ†‘2) โˆ’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))) = 0 โ†’ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š))
4645necon3bd 2954 . 2 ((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โ†’ (ยฌ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š โ†’ ((๐ดโ†‘2) โˆ’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))) โ‰  0))
4746imp 407 1 (((๐ท โˆˆ โ„• โˆง ๐ด โˆˆ โ„• โˆง ๐ต โˆˆ โ„•) โˆง ยฌ (โˆšโ€˜๐ท) โˆˆ โ„š) โ†’ ((๐ดโ†‘2) โˆ’ (๐ท ยท (๐ตโ†‘2))) โ‰  0)
Colors of variables: wff setvar class
Syntax hints:  ยฌ wn 3   โ†’ wi 4   โ†” wb 205   โˆง wa 396   โˆง w3a 1087   = wceq 1541   โˆˆ wcel 2106   โ‰  wne 2940   class class class wbr 5148  โ€˜cfv 6543  (class class class)co 7411  โ„‚cc 11110  โ„cr 11111  0cc0 11112   ยท cmul 11117   < clt 11250   โ‰ค cle 11251   โˆ’ cmin 11446   / cdiv 11873  โ„•cn 12214  2c2 12269  โ„šcq 12934  โ†‘cexp 14029  โˆšcsqrt 15182
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1797  ax-4 1811  ax-5 1913  ax-6 1971  ax-7 2011  ax-8 2108  ax-9 2116  ax-10 2137  ax-11 2154  ax-12 2171  ax-ext 2703  ax-sep 5299  ax-nul 5306  ax-pow 5363  ax-pr 5427  ax-un 7727  ax-cnex 11168  ax-resscn 11169  ax-1cn 11170  ax-icn 11171  ax-addcl 11172  ax-addrcl 11173  ax-mulcl 11174  ax-mulrcl 11175  ax-mulcom 11176  ax-addass 11177  ax-mulass 11178  ax-distr 11179  ax-i2m1 11180  ax-1ne0 11181  ax-1rid 11182  ax-rnegex 11183  ax-rrecex 11184  ax-cnre 11185  ax-pre-lttri 11186  ax-pre-lttrn 11187  ax-pre-ltadd 11188  ax-pre-mulgt0 11189  ax-pre-sup 11190
This theorem depends on definitions:  df-bi 206  df-an 397  df-or 846  df-3or 1088  df-3an 1089  df-tru 1544  df-fal 1554  df-ex 1782  df-nf 1786  df-sb 2068  df-mo 2534  df-eu 2563  df-clab 2710  df-cleq 2724  df-clel 2810  df-nfc 2885  df-ne 2941  df-nel 3047  df-ral 3062  df-rex 3071  df-rmo 3376  df-reu 3377  df-rab 3433  df-v 3476  df-sbc 3778  df-csb 3894  df-dif 3951  df-un 3953  df-in 3955  df-ss 3965  df-pss 3967  df-nul 4323  df-if 4529  df-pw 4604  df-sn 4629  df-pr 4631  df-op 4635  df-uni 4909  df-iun 4999  df-br 5149  df-opab 5211  df-mpt 5232  df-tr 5266  df-id 5574  df-eprel 5580  df-po 5588  df-so 5589  df-fr 5631  df-we 5633  df-xp 5682  df-rel 5683  df-cnv 5684  df-co 5685  df-dm 5686  df-rn 5687  df-res 5688  df-ima 5689  df-pred 6300  df-ord 6367  df-on 6368  df-lim 6369  df-suc 6370  df-iota 6495  df-fun 6545  df-fn 6546  df-f 6547  df-f1 6548  df-fo 6549  df-f1o 6550  df-fv 6551  df-riota 7367  df-ov 7414  df-oprab 7415  df-mpo 7416  df-om 7858  df-1st 7977  df-2nd 7978  df-frecs 8268  df-wrecs 8299  df-recs 8373  df-rdg 8412  df-er 8705  df-en 8942  df-dom 8943  df-sdom 8944  df-sup 9439  df-pnf 11252  df-mnf 11253  df-xr 11254  df-ltxr 11255  df-le 11256  df-sub 11448  df-neg 11449  df-div 11874  df-nn 12215  df-2 12277  df-3 12278  df-n0 12475  df-z 12561  df-uz 12825  df-q 12935  df-rp 12977  df-seq 13969  df-exp 14030  df-cj 15048  df-re 15049  df-im 15050  df-sqrt 15184
This theorem is referenced by:  pellexlem3  41651
  Copyright terms: Public domain W3C validator